霞山区铭悦运输有限公司iCVD工艺在起皱的表面上

日期:2020-03-31 12:30:12 | 人气:

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icvd工艺在起皱的表面上产生精确控制的图案

用3d显微镜拍摄的图像显示出使用mit小组开发的方法产生的皱纹表面

皱纹的大小,间距和角度取决于原始底面被拉伸了多少以及拉伸被释放的方式而变化

jose luis yague和felice frankel的图片

麻省理工学院的一个科学家小组使用一种启动的化学气相沉积(icvd)工艺,发现了一种产生皱纹表面的方法,同时能够首次控制两个方向上的确切尺寸,周期性间距和角度

葡萄干上的皱纹起因于简单的效果:当内部的果肉变干时,皮肤变得僵硬并弯曲以适应其尺寸的缩小

现在,麻省理工学院的一个研究人员小组发现了一种以可控且有序的方式利用相同原理的方法,可以创建具有精确尺寸和图案的起皱表面

他们说,这种基本方法可用于多种有用的结构:用于生物学研究,传感和诊断的微流体系统;可以控制光波的新型光子设备;可控制的粘合表面;抗反射涂层;以及防止微生物堆积的防污表面

麻省理工学院博士后洁洁(jin yin)和何塞·路易斯·雅格(jose luis yage),前学生达米恩·埃格森皮勒(damien eggenspieler sm 10)以及玛丽·博伊斯(mary boyce)和凯伦·格里森(mary boyce)和卡伦·格里森(mary boyce)教授合着的一篇描述这种新工艺的论文,正在《先进材料》杂志上发表

该过程使用两层材料

底层或基材是可以拉伸的硅基聚合物,例如安装在担架上的帆布

然后,通过引发的化学气相沉积(icvd)工艺沉积第二层聚合物材料,在该过程中,材料在真空中加热,使其蒸发,然后降落在拉伸的表面上并与之紧密结合

然后,这是新过程的关键,首先在一个方向上释放拉伸,然后在另一个方向上释放拉伸,而不是一次全部释放

当张力一下子被释放时,结果是像葡萄干的表面一样,混乱的皱纹变得混乱,混乱

但是由mit团队开发的受控逐步释放系统创建了一个完美有序的人字形图案

事实证明,人字形肋的大小和间距完全取决于下面的材料最初在每个方向上拉伸了多少,涂层的厚度以及两个方向的释放顺序

麻省理工学院的团队首次展示了在两个方向上控制确切大小,周期性间距和角度的能力

格里森说,该系统在无需掩模或复杂的印刷,模制或扫描过程的情况下,能够产生精确控制的图案的能力很不寻常

控制模式

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从根本上讲,它与为您提供指纹的过程相同,亚历山大·亚历山大·i·迈克尔·卡塞尔化学工程教授格里森说

但是在这种情况下,要精确控制所形成的图案就需要icvd工艺,格里森及其同事已经开发了多年

这可以高度控制沉积层的厚度,并且还可以控制涂层的表面化学性质

另外,icvd方法可提供形成弯曲图案所需的高度粘合力

如果没有足够的粘附力,则表面层将仅与基底分离

福特工程学教授,麻省理工学院机械工程系主任博伊斯说,所显示的一个显着特征是能够创建确定性的二维皱纹,例如曲折的人字形

这些图案的确定性非常强大,并为设计所需的表面拓扑提供了原理

yage说,一项重要的应用是在不知道薄膜厚度的情况下测量超薄膜材料的性能

他说,可以通过分析图案来测量薄膜的材料刚度和厚度

许多潜在用途

研究人员说,另一种可能的应用是微流体装置,例如用于测试生物样品中分子的装置,其中需要在表面上产生精确尺寸的微小通道

这些可以潜在地用作污染物传感器或医疗诊断设备

另一种可能的用途是控制表面的反射或润湿性,使其吸引或排斥水,这些特性取决于材料的表面形状和化学成分

这样的图案还可以用于使表面彼此粘附,并且在这种情况下,也可以控制粘附程度

博伊斯说,您可以动态调整图案,直接拉伸,也可以使用其他驱动方式在使用过程中主动调整图案和相应的属性,甚至让表面恢复完美的平坦

例如,这可用于提供具有快速释放功能的牢固粘合或主动更改反射率或润湿性

已经使用了许多技术来创建具有这种微小图案的表面,其尺寸范围从纳米(十亿分之一米)到几十微米(百万分之一米)

但是大多数此类方法需要复杂的制造过程,或者只能用于很小的区域

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该小组说,新方法非常简单(仅需两到三个步骤),可用于制作更大尺寸的图案化表面

论文的主要作者尹说,您不需要外部模板即可创建模式

团队成员说,由此产??生的模式的可预测性令人惊讶

格里森说,令人惊奇的事情之一就是要注意到实验和模拟的匹配多么漂亮

哈佛大学工程与应用力学教授约翰·哈钦森(john hutchinson)并未参与这项研究,他说,起皱现象是高度非线性的,并且关于图案形成问题的答案出现得很慢

他说,麻省理工学院的团队工作是在这个活跃的研究领域迈出的重要一步,该领域是化学和机械工程界的桥梁

技术进步的基础是理论洞察力,结合实验演示和数值模拟,涵盖了所有基础

这项工作是由沙特阿拉伯的法赫德国王石油和矿产大学资助的

经mit新闻许可转载

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