Для изучения полимерных тонких пленок в мембранных приложениях материалы должны передаваться из полированного, гладкого субстрата в пористые субстраты таким образом, чтобы они не складывались, не морщались, не разрывались или пластично деформируют пленку. Это видео описывает 3D печати дренажной камеры, предназначенные для достижения этой цели и касается шагов от четырех до шести в процессе потока показано здесь. Образцы, используемые в этой работе состоят из кремниевых пластин субстратов, в которые вращаются покрытием стопку водорастворимой полиакриловой кислоты с последующим случайным кополимерным ковриком и полистиреновой блоком полиметилметила метакрилатного блока кополимера.
Цель шагов от четырех до шести является передача этого порообразующего блока copolymer из кремниевой пластины на пористой анодированной мембраны оксида алюминия, чтобы обеспечить последующее преобразование в функциональное устройство фильтрации. Дренажная камера состоит из верхнего пандуса, который позволяет ввести стек полимерной пленки и нижней части, которая держит пористый субстрат и деионизированной воды. Верхняя часть напечатана из НОАК с нитей принтера, а нижняя часть была напечатана с струйного 3D принтера.
Инструмент передачи образцов также печатается из НОАК с помощью нитей принтера. Первая часть крепится к лабораторному разъему, чтобы образец можно было подняты и опущены плавно и без вибраций от движений рук. Вторая часть держит кусок BCP на месте.
С этим может начаться процесс передачи. Во-первых, собран инструмент BCP. Часть зажима резьбовая, так что винт может закрепить его в лаборатории гнездо.
Асодированный субстрат оксида алюминия помещается внутри нижней части дренажной камеры с помощью щипца. Далее, резиновое O-кольцо вставляется для обеспечения водонепроницаемого уплотнения. Рампа часть дренажной камеры привинчена плотно.
Наконец, четкие виниловые трубки крепится к носику в нижней части дренажной камеры, а другой конец шприца, который находится внутри шприц насоса, чтобы иметь возможность контролировать скорость дренажа. Далее кремниевая пластина с полимерным стеком помещается на инструмент передачи, а дренажная камера также заполнена деионизированной водой. Силиконовая пластина затем медленно опускается в воду, что приводит к полиакриновой кислоты слой, чтобы начать растворяться.
Это растворение delaminates полимерной пленки из кремниевой пластины оставляя его плавать на поверхности воды. Инструмент передачи затем удаляется, и дренаж активируется, начиная шприц насоса. Вода всасывания через субстрат оксида алюминия и из камеры насосом.
Здесь показана дренажная утечка со скоростью один миллилитр в минуту. Угол рампы и конструкция камеры направляет полимерную пленку к центру цилиндра. Здесь мембрана и уровень воды достигли цилиндрического тела устройства, создавая более заметный мениск, который держит мембрану тугой и по центру, поскольку она ниже основной, анодированной мембраны оксида алюминия.
После того, как вода сливается и полимер находится в контакте с мембраной, камера может быть отвинчена, чтобы позволить оставшейся воде испаряться. Общий процесс, включая установку и слив воды, занимает около 15 минут, но это время может быть сокращено за счет увеличения скорости стока и путем строительства камеры, чтобы требовать меньшего объема воды. Здесь показаны пленки, подготовленные непосредственно черпая их из поверхности водяной ванны с помощью пористой мембраны.
Разрыв мембраны и размещение от центра очевидны. Расстояние мембранного центра до центра субстрата показано справа для различных размещенных мембран. Здесь мы видим улучшение воспроизводимости с использованием дренажной камеры.
Нетронутыми пленки очевидны, и расстояние мембранного центра до центра субстрата показано, чтобы быть сведены к минимуму. Дренажная камера уменьшила вероятность разрыва пленки и складывания по ручному методу. Чистая лабораторная среда, свободная от пыли, ограничит случайное загрязнение.
Этот метод передачи тонкой мембраны пленки окончательно уменьшает ущерб, нанесенный мембране и повышает точность и воспроизводимость ее размещения на субстрате. Удалив сложную задачу манипулирования тонкими пленками на поверхности воды вручную, изменения в основной конструкции дренажной камеры могут позволить реализацию различных размеров образцов полимера и пористых типов субстрата.
