Micropunching الطباعة الحجرية لتوليد الصغرى، وأنماط Submicron، على ركائز بوليمر
Summary
ووضع نهج الطباعة الحجرية micropunching لتوليد صغيرة وأنماط submicron، على القمة، وجدار والأسطح السفلي من ركائز البوليمر. أنها تتغلب على العقبات من الزخرفة إجراء البوليمرات وتوليد أنماط جدار. هذا الأسلوب يسمح تلفيق السريع للميزات متعددة و مجانية والكيمياء العدوانية.
Abstract
وقد اجتذبت اهتماما كبيرا اجراء البوليمر منذ اكتشاف الموصلية عالية في polyacetylene مخدر في عام 1977 1. أنها توفر مزايا انخفاض الوزن، والخياطة سهل من الخصائص ومجموعة واسعة من التطبيقات 2،3. نظرا لحساسية من إجراء البوليمرات للظروف البيئية (مثل الهواء والأوكسجين والرطوبة ودرجة الحرارة العالية والمواد الكيميائية الحلول)، وتقنيات الطباعة الحجرية يطرح تحديات تقنية كبيرة عند التعامل مع هذه المواد 4. على سبيل المثال، أساليب الطباعة بصفائح معدة ضوئيا الحالية، مثل الأشعة فوق البنفسجية (UV)، لم تعد ملائمة لإجراء البوليمرات والزخرفة نظرا لتورط الرطب و / أو الجافة عمليات الحفر في هذه الأساليب. وبالإضافة إلى ذلك، الجزئي الحالي / نانوسيستيمس يكون أساسا شكل مستو 5،6. تم بناء طبقة واحدة من الهياكل على السطوح أعلى من طبقة أخرى من ميزات ملفقة. حيث يتم تكديس طبقات متعددة من هذه الهياكل معا لتشكيل العديد من الأجهزة فيركيزة مشتركة. لم يتم الأسطح جدار من المجهرية المستخدمة في أجهزة بناء. من ناحية أخرى، يمكن أن تستخدم أنماط جدار، على سبيل المثال، لبناء 3-D الدوائر، وتعديل القنوات fluidic والنمو الأفقي مباشرة من أسلاك وأنابيب.
وقد تم تطبيق أسلوب macropunching في الصناعة التحويلية لخلق macropatterns في الصفائح المعدنية لأكثر من مئة سنة. بدافع من هذا النهج، قمنا بتطوير طريقة الطباعة الحجرية micropunching (MPL) للتغلب على العقبات من الزخرفة إجراء البوليمرات وتوليد أنماط جدار. مثل طريقة macropunching، ويشمل أيضا MPL عمليتين (الشكل 1): (ط) قطاعات؛ والرسم (II). تم تطبيق "قطع" عملية للبوليمرات 3 نمط إجراء 4، polypyrrole (PPy)، بولي (3،4-ethylenedioxythiophen) بولي (4-styrenesulphonate) (PEDOT) وبولي آنلين (المؤسسة الوطنية للطفولة). كان يعمل أيضا لإنشاء شركة المجهرية 7. استخدمت المجهرية ملفقة من إجراء البوليمرات والرطوبة 8، 8 الكيميائية، وأجهزة استشعار الجلوكوز 9. وقد استخدمت المجهرية مجتمعة من القاعدة واجراء البوليمر لتصنيع المكثفات وheterojunctions مختلف 9،10،11. وينطبق أيضا على "قطع" عملية لتوليد submicron، أنماط، مثل 100 – و 500 نانومتر على نطاق خطوط PPy فضلا عن 100 نانومتر على نطاق الأسلاك الاتحاد الافريقي. كان يعمل في "الرسم" عملية لاثنين من التطبيقات: (ط) إنتاج الاتحاد الافريقي أنماط جدار على البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) القنوات التي يمكن استخدامها لبناء 3D مايكروسيستمز 12،13،14، و (ثانيا) افتعال polydimethylsiloxane (PDMS) micropillars على ركائز الكثافة لزيادة زاوية الاتصال من قناة 15.
Protocol
Discussion
استكشاف الأخطاء وإصلاحها من المعلومات: النقاط الحرجة المتعلقة جيل من micropatterns واحد ومتعددة الطبقات من إجراء البوليمرات والمعادن باستخدام "قطع" العملية: (1) درجة الحرارة من النقش يضمن سيولة للطبقة المتوسطة التي تولد PMMA أفضل النتائج. فإنه من المستحسن أن تب…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل في جزء من خلال جبهة الخلاص الوطني، NSFDMI-0508454 / LEQSF (2006)، Pfund-53، جبهة الخلاص الوطني، CMMI-0811888، ومنح جبهة الخلاص الوطني، CMMI-0900595.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| PMMA | Sigma-Aldrich Co. | 495C9 | The solvent is cholorobenzene. Handle PMMA solution under a fume hood with adequate ventilation. Do not breathe the vapor. Refer to MSDS for safe handling instructions. |
| PPy | Sigma-Aldrich Co. | — | 5% by weight in water. Used as received. |
| PEDOT-PSS | H. C. Starck Co. | Baytron P HC V4 | Proprietary solvent. Used as received. |
| SPANI | Sigma-Aldrich Co. | — | Water soluble form. Used as received. |
| Hot embossing machine | JenoptikMikrotechnik Co. | HEX 01/LT | |
| Sputter machine | Cressington Co. | 208HR | |
| FIB machine | Zeiss Co. | FIB Crossbeam 1540 XB | |
| Spin coater | Headway Reseach Co. | PWM32-PS-R790 Spinner System | |
| RIE machine | Technics MicroRIE Co. | — | |
| Photoresist | Shipley Co. | S1813 | |
| PDMS | Dow Corning | Sylgard 184 Silicone elastomer kit | |
| HDPE sheet | US Plastic Incorporate | — | |
| PMMA sheet | Cyro Co. | — | |
| Double-sided adhesive tape | Scotch Co. | — | |
| Single-sided tape | Delphon Co. | Ultratape # 1310 | |
| Glass micropipettes | FHC Co. | 30-30-1 | |
| Clip | Office Depot Co. | Bulldog clip | |
| Humidifier | Vicks Co. | Filter free humidifier |
References
- Menon, R. Conducting polymers: Nobel Prize in Chemistry, 2000. Current Science. 79, 1632 (2000).
- Inzelt, G., Pineri, M., Schultze, J. W., Vorotyntsev, M. A. Electron and proton conducting polymers: recent developments and prospects. Electrochimica Acta. 45, 2403 (2000).
- Adhikari, B., Majumdar, S. Polymers in sensor applications. Progress in Polymer Science. 29, 699 (2004).
- Chakraborty, A., Liu, X., Parthasarathi, G., Luo, C. An intermediate-layer lithography method for generating multiple microstructures made of different conducting polymers. Microsystem Technologies. 13 (8), 1175 (2007).
- Madou, M. . Fundamentals of Microfabrication. , (1995).
- Bustillo, J. M., Howe, R. T., Muller, R. S. Surface micromachining for microelectromechanical systems. Proceedings of the IEEE. 86, 1552 (1998).
- Liu, X., Luo, C. Intermediate-layer lithography for producing metal micropatterns. Journal of Vacuum Science and Technology B. 25, 677 (2007).
- Chakraborty, A., Luo, C. Multiple conducting polymer microwire sensors. Microsystem Technologies. 15, 1737 (2009).
- Chakraborty, A., Liu, X., Luo, C., Mason, E. C., Weber, A. P. . Polypyrrole: A new patterning approach and applications. Polypyrrole: Properties, Performance and Applications. , (2011).
- Poddar, R., Luo, C. A novel approach to fabricate a PPy/p-type Si heterojunction. Solid-State Electronics. 50, 1687 (2006).
- Liu, X., Chakraborty, A., Luo, C., Martingale, J. P. . Generation of all-polymeric diodes and capacitors using an innovative intermediate-layer lithography. Progress in Solid State Electronics Research. , 127-139 (2008).
- Liu, X., Luo, C. Fabrication of Au sidewall micropatterns using a Si-reinforced PDMS mold. Sensors and Actuators A. 152, 96 (2009).
- Liu, X., Chakraborty, A., Luo, C. Fabrication of micropatterns on the sidewalls of a thermal shape memory polystyreme block. Journal of Micromechanics and Microengineering. 20, 095025 (2010).
- Chakraborty, A., Liu, X., Luo, C. Fabrication of micropatterns on channel sidewalls using strain-recovery property of a shape-memory polymer. Sensors and Actuators A. , (2011).
- Liu, X., Luo, C. Fabrication of supe-hydrophobic channels. Journal of Micromechanics and Microengineering. 20, 25029 (2010).
- Luo, C., Meng, F., Liu, X., Guo, Y. Reinforcement of PDMS master using an oxide-coated silicon plate. Microelectronics Journal. 37, 5 (2006).
- Luo, C., Garra, J., Schneider, T., White, R., Currie, J., Paranjape, M. Thermal ablation of PMMA for water release using a microheater. Sensors and Actuators A. 114, 123 (2004).
