欠陥を最小限に抑えた多孔質基板へのポリマーフィルムの移送手順

膜用途でポリマー薄膜を研究するには、フィルムを折り畳んだり、しわ、涙を起こしたり、プラスチックで変形したりしない方法で、材料を研磨された、滑らかな基質から多孔質基板に移す必要があります。このビデオでは、この目的を達成するために設計された3D印刷可能なドレインチャンバーについて説明し、ここで示すプロセスフローのステップ4から6に関するものです。この研究で使用されるサンプルは、水溶性ポリアクリル酸のスタックに続いてランダムコポリマーマットとポリスチレンブロックポリメチルメタクリレートブロック共重合体をスピンコートされたシリコンウエハー基板で構成されています。

ステップ4から6の目的は、この孔形成ブロックコポリマーをシリコンウエハから多孔性陽極酸化アルミニウム膜に移し、その後の機能性ろ過装置への変換を可能にすることである。ドレインチャンバーは、ポリマーフィルムスタックの導入を可能にするトップランプと、多孔質基板と脱イオン水を保持する底部で構成されています。上部はフィラメントプリンタからPLAから印刷され、下側部分はインクジェット3Dプリンタから印刷されています。

サンプル転写工具もフィラメントプリンタを使用してPLAから印刷されます。最初の部分は実験室のジャッキに取り付け、サンプルを手の動きからの振動なしでスムーズに上げ、下げることができる。2 番目の部分は、BCP ウェハピースを所定の位置に保持します。

この場合、転送プロセスを開始できます。まず、BCPツールを組み立てます。クランプ部分はネジでネジを通してラボジャックに固定します。

陽極酸化アルミニウム基板は、次いで鉗子を使用してドレインチャンバーの底部の内側に配置されます。次に、ゴム製のOリングを挿入して防水シールを確保します。ドレンチャンバのランプ部分はしっかりとねじ込まれています。

最後に、透明なビニルチューブは、排水管の底部のスパウトに取り付けられ、もう一端はシリンジポンプの内側にあるシリンジに付着し、排水速度を制御することができる。次に、ポリマースタックを備えたシリコンウェーハを移送ツールに配置し、排水室にも脱イオン水を充填します。シリコンウエハは、その後、水にゆっくりと下げ、ポリアクリル酸層が溶解し始めます。

この溶解は、シリコンウエハからポリマーフィルムを剥離し、水面に浮遊させる。次に移動ツールを取り外し、シリンジポンプを起動して排水を作動させます。水は、ポンプによって、酸化アルミニウム基板を通って、チャンバーの外に吸引されます。

ここに示されているのは、毎分1ミリリットルの速度で行われている排水です。チャンバーの傾斜角と設計は、ポリマーフィルムをシリンダーの中心に向けて導きます。ここで、膜と水位はデバイスの円筒形の体に達しており、より顕著な半月板を作り出し、膜トートを保持し、下層の陽極酸化アルミニウム膜に対して低いほど中心となる。

水が排水され、ポリマーが膜に接触すると、チャンバーを緩めて残りの水を蒸発させることができます。セットアップと水の排水を含む総プロセスは約15分かかりますが、この時間は、排水速度を増加させ、より小さな水量を必要とするチャンバーを構築することによって短縮することができます。ここで示されているのは、多孔質膜を用いて水浴表面から直接すくい取って作製したフィルムである。

膜の裂け目と中心外の配置は明らかです。膜中心から基材中心までの距離は、様々な配置された膜の右側に示されています。ここでは、ドレンチャンバーを利用した再現性の向上を見る。

無傷のフィルムは明らかであり、膜中心から基材中心までの距離は最小限に抑えられることを示している。ドレンチャンバーは、手動の方法でフィルムが引き裂かれ、折り畳む可能性を減らしました。ほこりのない清潔な実験室環境は、偶発的な汚染を制限します。

薄膜膜移動のためのこの方法は、膜に与えるダメージを確実に減少させ、基板上の配置の精度と再現性を向上させます。水面上の薄膜を手作業で操作するという困難な作業を取り除くことで、基本的なドレインチャンバー設計への変更により、異なるポリマーサンプルサイズと多孔質基板タイプの実装が可能になります。