Fonksiyonel yüzeyler için baskılı Nanofibers tarafından toplanan multiscale yapıları
Summary
Sunulan bir anodik alüminyum oksit filtresini kullanarak fabrikasyon nanofibers toplayarak, fonksiyonel yüzeyler için nano-mikro multiscale yapılar imal etmek kolay bir yöntemdir.
Abstract
Multiscale yüzey yapıları yüzey cihazlar birçok potansiyel uygulamaları nedeniyle artan ilgi çekmiştir. Ancak, bir varolan alanında facile, düşük maliyetli ve yüksek işlem hacmi yöntemiyle hibrid mikro-nano yapıların imalatı mücadeledir. Bu zorlukları aşmak için bu kağıt sadece bir baskı işlemi bir anodik alüminyum oksit (AAO) filtreli ve nanofibers bir buharlaşma kendini toplama süreci kullanarak multiscale yapılar imal etmek bir protokol öneren. Nanofibers düzeltmek için nişan önceki girişimleri farklı olarak yüksek boy oranları ile multiscale toplanan nanofibers için bir benzersiz imalat yöntemi göstermektedir. Ayrıca, yüzey morfolojisi ve bu yapıların çeşitli sıvılar üzerinde wettability çok fonksiyonlu yüzeylerde bunların kullanımı kolaylaştırmak için araştırıldı.
Introduction
Nano tanecikleri, nanotüpler ve nanofibers bilimsel topluluk ilgisini çekti var gibi onlar elektrik, biyomedikal, optik ve yüzey dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda benzersiz özellikleri göstermek gibi nano yapılar dokulu 1,2,3,4,5,6,7,8mühendislik. Özellikle, nanofibers yaygın olarak gerilebilir ve şeffaf elektrotlar9, giyilebilir sensörler10,11, bağlantıları12,13ve nano-optik uygulamalarında kullanılmaktadır 14. kendinden montajlı gibi sol-jel yöntemi, nano yapıların imalatı, taş baskı ve çoğaltma15,16,17,18, çeşitli yöntemler arasında çünkü basit, uygun maliyetli ve ilgili çeşitli tedavi edilebilir malzemeleri21,22 19,20, doğrudan çoğaltma bir şablonu kullanarak gelecek vaat eden bir yöntem şu anda kabul , 23 , 24 , 25 , 26.
Nano ölçekli gözenekler ve mikro ölçekli yüksekliği çok sayıda sahip multiscale yapısı sayesinde AAO yaygın şablon olarak nanofibers ve bir yüksek en-boy oranı27,28,29 ile nanotüpler imalatı için kullanılır , 30. ancak, yüksek bir en boy oranı, yüzey gerilimi nedeniyle nanofibers kolayca31,32,33toplam eğilimindedir. Bu oranı 5: 1’den küçük olan ayrı ayrı toplama33,34izole ise mevcut araştırma bir en boy oranı 15: 1’den büyük olan nanofibers dik duruyorum değil ama bunun yerine toplam, kanıtlamıştır. Kapiller kuvvetleri ve yüzey gerilimi nanofiber imalat sırasında süreçleri biridir bir etchant kullanarak alümina kaldırılması üzerine önemli bir rol oynamaktadır. En boy oranını artırır zaman, yüzey gerilimi nanofibers arasında daha yakın onları bir başkasına, toplama neden çekmek eğilimindedir. Çeşitli çalışmalarda özellikle polimer ve metalik nanofibers gözlenen bu tür toplama35, engellemek için yöntem üzerinde odaklanmıştır. Bir sıvı nanofibers arasında boşluk kaplar, yüzey gerilimi azalır çünkü bunlar arasında Topaklanmayı hidrasyon nanofiber yüzey azaltabilir. Ayrıca, freeze-drying yöntemi nanofibers arasındaki yüzey gerilimini azaltarak toplama de azaltabilir. Ancak, çeşitli çabalara rağmen nanofibers yüksek bir en boy oranıyla düzleştirme bir meydan kalır.
Bu amaçla, biz toplama fenomeni pozitif bir şekilde istismar tarafından karışık nanofiber multiscale yapıların imalatı için benzersiz bir yöntem raporu. Nanofiber yapısı bir AAO filtre ve poliüretan-akrilat (PUA) kullanarak burada, baskılı-yazın reçineler ile 257.4 viskozite cP. UV nano Künye litografi (UV-NIL) gerçekleştirildikten sonra kalıp NaOH çözüm ile kazınmış. Önerilen multiscale yapıları karakterize etmek için toplanan nanofibers ve yüzey wettability ile örnek desen davranışlarını kaplama ile kendi kendine monte monolayer gibi uygun yüzey işlemleri ve UV Ozon tedavisi sonra araştırma . Ayrıca, önerdiğimiz multiscale gözenekli yüzey bir yağ-infüzyon işlem kullanarak sadece bir kaygan yüzeyi için dönüştürülebilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kendi kendine toplanan nanofiber montaj imalatı anahtar adımda kırılgan AAO filtre reçine kauçuk silindirler ile uygularken kesilmez sağlamaktır. Aslında, AAO filtre gravür adım önce herhangi bir noktada kesilmez sağlanmış. AAO filtre çapı 25 mm, belgili tanımlık substrate boyutunu yaklaşık 30 x 30 mm çünkü.
Kendi kendine toplanan nanofiber derleme uygun yüzey işlem aracılığıyla çeşitli fonksiyonel yüzeylerin sağlamamıza olanak tanır. Basma sonra birincil y?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu malzeme temel bilim araştırma programı aracılığıyla Ulusal Araştırma Vakfı, Kore (Bilim Bakanlığı, ICT ve gelecek planlama (NMK-2017R1A2B4008053) ve Ticaret Bakanlığı, sanayi ve enerji (tarafından finanse edilen NMG) tarafından desteklenen çalışma dayanır MOTIE, Kore) Endüstriyel teknoloji yenilik Program No 10052802 ve teknoloji (KIAT) teşvik programı aracılığıyla ilerleme ekonomik işbirliği bölgesi (N0002310) Sanayi için Kore Enstitüsü altında.
Materials
| MINS 511RM | Minuta Tech | UV curable resin | |
| Octadecyltrichlorosilane (OTS) | Aldrich | Surface treatment | |
| Sodium oxidanide | SAMCHUN | Etching solution | |
| Anopore Inoganic Membranes | Whatman | 25mm/0.2µm | |
| MT-UV-A 47 | Meiji Techno | UV curing equipment | |
| UVC-30 | Jaesung Engineering | UVO treatment equipment | |
| Smart Drop Plus | FEMTOFAB | Contact angle measurement | |
| Fluorinert FC-70 | 3M | liquid mixture of completely fluorinated aliphatic compounds | |
| Polyethylene terephthalate film | Sunchem | Substrate | |
| Acetone (99.8%) | Daejung | Cleaning solution | |
| Isopropyl alcohol (99.9%) | Daejung | Cleaning solution | |
| Rubber roller | Hwahong | For application of resin | |
| Corning Stirring Hot Plates | Corning | Hot plate equipment (5" x 7") |
References
- Elghanian, R., Storhoff, J. J., Mucic, R. C., Letsinger, R. L., Mirkin, C. A. Selective colorimetric detection of polynucleotides based on the distance-dependent optical properties of gold nanoparticles. Science. 277, 1078-1081 (1997).
- Berdichevsky, Y., Lo, Y. H. Polypyrrole nanowire actuators. Advanced Materials. 18, 122-125 (2006).
- Mitchell, D. T., et al. Smart nanotubes for bioseparations and biocatalysis. Journal of the American Chemical Society. 124, 11864-11865 (2002).
- Nicewarner-Pena, S. R., et al. Submicrometer metallic barcodes. Science. 294, 137-141 (2001).
- Dersch, R., Steinhart, M., Boudriot, U., Greiner, A., Wendorff, J. H. Nanoprocessing of polymers: applications in medicine, sensors, catalysis, photonics. Polymers for Advanced Technologies. 16, 276-282 (2005).
- Baker, L. A., Jin, P., Martin, C. R. Biomaterials and biotechnologies based on nanotube membranes. Critical reviews in solid state and materials sciences. 30, 183-205 (2005).
- Xiang, H., et al. Block copolymers under cylindrical confinement. Macromolecules. 37, 5660-5664 (2004).
- Fei, G., et al. Electro-activated surface micropattern tuning for microinjection molded electrically conductive shape memory polyurethane composites. RSC Advances. 3, 24132-24139 (2013).
- Kim, K., et al. Stretchable and transparent electrodes based on in-plane structures. Nanoscale. 7, 14577-14594 (2015).
- Kim, J., et al. Wearable smart sensor systems integrated on soft contact lenses for wireless ocular diagnostics. Nature Communications. 8, 14997 (2017).
- Park, J., et al. Wearable, wireless gas sensors using highly stretchable and transparent structures of nanowires and graphene. Nanoscale. 8, 10591-10597 (2016).
- An, B. W., et al. High-resolution printing of 3D structures using an electrohydrodynamic inkjet with multiple functional inks. Advanced Materials. 27, 4322-4328 (2015).
- Kim, M., et al. Fully-integrated, bezel-less transistor arrays using reversibly foldable interconnects and stretchable origami substrates. Nanoscale. 8, 9504-9510 (2016).
- Zhao, Y. S., Zhan, P., Kim, J., Sun, C., Huang, J. Patterned growth of vertically aligned organic nanowire waveguide arrays. American Chemical Society Nano. 4, 1630-1636 (2010).
- Kuo, C. W., Shiu, J. Y., Chen, P. Size-and shape-controlled fabrication of large-area periodic nanopillar arrays. Chemistry of Materials. 15, 2917-2920 (2003).
- Lee, S. B., Koepsel, R., Stolz, D. B., Warriner, H. E., Russell, A. J. Self-assembly of biocidal nanotubes from a single-chain diacetylene amine salt. Journal of the American Chemical Society. 126, 13400-13405 (2004).
- Gibson, J. M. Reading and writing with electron beams. Physics Today. 50, 56-61 (1997).
- Kramer, N., Birk, H., Jorritsma, J., Schönenberger, C. Fabrication of metallic nanowires with a scanning tunneling microscope. Applied Physics Letters. 66, 1325-1327 (1995).
- Jiang, P., Bertone, J. F., Colvin, V. L. A lost-wax approach to monodisperse colloids and their crystals. Science. 291, 453-457 (2001).
- Steinhart, M., et al. Polymer nanotubes by wetting of ordered porous templates. Science. 296, 1997 (2002).
- Hong, S. H., Hwang, J., Lee, H. Replication of cicada wing’s nano-patterns by hot embossing and UV nanoimprinting. Nanotechnology. 20, 385303 (2009).
- Han, K. S., Shin, J. H., Yoon, W. Y., Lee, H. Enhanced performance of solar cells with anti-reflection layer fabricated by nano-imprint lithography. Solar Energy Materials and Solar Cells. 95, 288-291 (2011).
- Choo, S., Choi, H. J., Lee, H. Replication of rose-petal surface structure using UV-nanoimprint lithography. Materials Letters. 121, 170-173 (2014).
- Yu, Z., Chou, S. Y. Triangular profile imprint molds in nanograting fabrication. Nano Letters. 4, 341-344 (2004).
- Hirai, Y., Harara, S., Isaka, S., Kobayashi, M., Tanaka, Y. Nano-Imprint lithography using replicated mold by Ni electroforming. Japanese Journal of Applied Physics. 41, 4186 (2002).
- Kim, J. H., Cho, Y. T., Jung, Y. G. Selection of absorptive materials for non-reflective wire grid polarizers. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 17, 903-908 (2016).
- St˛epniowski, W. J., Salerno, M. Fabrication of nanowires and nanotubes by anodic alumina template-assisted electrodeposition. Manufacturing Nanostructures. 12, 321-357 (2014).
- Sousa, C. T., et al. Nanoporous alumina as templates for multifunctional applications. Applied Physics Reviews. 1, 031102 (2014).
- Hong, S. H., Bae, B. J., Lee, H., Jeong, J. H. Fabrication of high density nano-pillar type phase change memory devices using flexible AAO shaped template. Microelectronic Engineering. 87, 2081-2084 (2010).
- Schwirn, K., et al. Self-ordered anodic aluminum oxide formed by H2SO4 hard anodization. American Chemical Society Nano. 2, 302-310 (2008).
- Lee, P. S., et al. Vertically aligned nanopillar arrays with hard skins using anodic aluminum oxide for nano imprint lithography. Chemistry of Materials. 17, 6181-6185 (2005).
- Lopes, M. C., de Oliveira, C. P., Pereira, E. C. Computational modeling of the template-assisted deposition of nanowires. Electrochimica Acta. 53, 4359-4369 (2008).
- Choi, M. K., Yoon, H., Lee, K., Shin, K. Simple fabrication of asymmetric high-aspect-ratio polymer nanopillars by reusable AAO templates. Langmuir. 27, 2132-2137 (2011).
- Kim, Y. S., Lee, K., Lee, J. S., Jung, G. Y., Kim, W. B. Nanoimprint lithography patterns with a vertically aligned nanoscale tubular carbon structure. Nanotechnology. 19, 365305 (2008).
- Chen, G., Soper, S. A., McCarley, R. L. Free-standing, erect ultrahigh-aspect-ratio polymer nanopillar and nanotube ensembles. Langmuir. 23, 11777-11781 (2007).
- Jeong, Y., et al. Fabrication of Nano-Micro Hybrid Structures by Replication and Surface Treatment of Nanowires. Crystals. , (2017).
