Molding Fabrication, densificazione e Replica di microstrutture 3D Nanotubi di carbonio

L'introduzione di nuovi materiali e processi di microfabbricazione è, in gran parte, ha consentito molti progressi importanti in microsistemi, lab-on-a-chip di dispositivi, e le loro applicazioni. In particolare, le capacità di costo-efficacia fabbricazione di microstrutture polimeriche sono stati trasformati con l'avvento della litografia morbida e tecniche micromolding altri ^{1, 2,} e questo ha portato una rivoluzione nelle applicazioni di microfabbricazione di ingegneria biomedica e biologia. Tuttavia, resta una sfida per fabbricare microstrutture con ben definiti texture di superficie su scala nanometrica, e per fabbricare arbitrarie forme 3D alla micro-scala. Robustezza di stampi master e il mantenimento dell'integrità della forma è particolarmente importante per ottenere la replicazione ad alta fedeltà di strutture complesse e preservare la loro consistenza superficiale su scala nanometrica. La combinazione di strutture gerarchiche e forme eterogenee, è una grande sfida ai metodi di microfabbricazione esistenti che largely contare su top-down incisione maschera utilizzando i modelli fissi. D'altra parte, dal basso sintesi di nanostrutture, quali nanotubi e nanofili possono offrire nuove capacità di microfabbricazione, in particolare sfruttando la collettiva autorganizzazione di nanostrutture, e il controllo locale del loro comportamento di crescita rispetto a differenti microfabbricati .

Il nostro obiettivo è quello di introdurre i nanotubi di carbonio allineati verticalmente (CNT), che si riferiscono a come CNT "foreste", come materiale di microfabbricazione nuovo. Vi presentiamo i dettagli di una serie di metodi correlati recentemente sviluppate dal nostro gruppo: fabbricazione di microstrutture CNT forestali da CVD termica da film di catalizzatore lithographically fantasia sottili; auto-diretto densificazione elastocapillary di microstrutture CNT, e stampaggio replica di polimero microstrutture con stampi padrone compositi CNT . In particolare, il nostro lavoro mostra che l'auto-diretto densificazione capillare ("capillare formazione"), che è performed per condensazione di un solvente sul substrato con microstrutture CNT, aumenta significativamente la densità di impaccamento di CNT. Questo processo consente la trasformazione diretta di verticale microstrutture CNT in forme diritte, inclinate, e contorto, che hanno robusti proprietà meccaniche superiori a quelle dei polimeri di microfabbricazione tipici. Questa svolta in consente la formazione di muffe maestri nanocompositi CNT-driven dal capillare infiltrazione di polimeri. Le strutture replica mostrano la struttura anisotropa nanoscala dei CNT allineati, e può avere pareti con sub-micron di spessore e proporzioni superiori a 50:1. Integrazione di microstrutture CNT nella fabbricazione offre un'ulteriore opportunità di sfruttare le proprietà elettriche e termiche di nanotubi di carbonio e capacità diverse per l'industria chimica e funzionalizzazione biochimica ^3.