اثر میکروتوپوگرافی سطحی بر ترشوندگی فیلم پلی دی متیل سیلوکسان: ابرآب گریزی

پیشرفت های اخیر در میکرو و نانوفناوری امکان ایجاد سطوح میکرو یا نانوساختار کاربردی با ویژگی میکرو و نانوتوپوگرافی سطحی را فراهم می کند که می توانند خواص چسبندگی کمی را نشان دهند. دسته بسیار مهمی از این ساختارها، سطوح ابرآب گریز بوده که به شدت دافع آب هستند. در کار حاضر، اثرهای میکروتوپوگرافی سطحی بر رفتار ترشوندگی فیلم لاستیک پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) با هدف ایجاد سطح ابرآب گریز بررسی شده است.

آرایه هایی از الگوی میکروستون ها با الهام از ساختارهای زیستی موجود در طبیعت با استفاده از روش میکرولیتوگرافی نرم و با نسبت های مختلف از گام به پهنا روی سطح PDMS ایجاد شد. به همین دلیل قالب هایی با استفاده از روش های میکروساخت و لیتوگرافی نوری ساخته شد. الگوی قالب ها بر اساس طرح ستون های وارونه بوده و با استفاده از حکاکی ناهمسانگرد سطح ویفر سیلیکون (روش حکاکی یون واکنشی عمیق، DRIE) به دو صورت قالب سیلیکونی با نسبت منظر بزرگ و قالب نورمقاوم با نسبت منظر کوچک، تهیه شد.

میکروستون های ساخته شده روی قالب سیلیکون دارای موج های نانومقیاسی بودند که ناشی از مراحل چندگانه حکاکی و اثرناپذیرسازی دیواره های جانبی در فرایند DRIE است. مهرهای لاستیکی نسخه های عینی از قالب بوده (نسخه های منفی) و از رزین PDMS قالب گیری شدند. مهرهای سیلیکونی آرایه های منظمی از برخی ویژگی های برجسته بودند که امکان انتقال الگو روی زیرلایه هدف را طی فرایند چاپ میکروتماسی فراهم می آورد. شکل دهی نسبت های متعدد گام میان ستون ها به پهنای آن ها برای بهینه سازی ارتباط بین توپوگرافی سطحی و رفتار ترشوندگی فیلم PDMS با استفاده از اندازه گیری های زاویه تماس ایستا آب انجام شد. در پژوهش حاضر، این ساختارها به خواص آب گریزی لاستیک سیلیکون ارتباط داده شد و برای الگوهای مختلف سطحی، انتقال از حالت مدل مرکب (Cassie-Baxter) به مدل تر (Wenzel) شناسایی شد. مشاهده شد، زاویه تماس وابسته به نوع شکل دهی میکروستون ها در انتقال از مدل Cassie-Baxter به مدل Wenzel در اندازه گام 60mm~ قرار می گیرد.