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喷墨打印微制造技术:功能化和新颖应用

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:喷墨打印的应用大大减少了制造成本,可以制造一种强大的MEMS开关,它能在响应时间频率为10Hz的7V电压下正常工作[53]。图20.8 经银溶液喷墨沉积的独立MEMS开关在开和关状态下的截面图[52]图20.9 经不同聚合物稀溶液喷墨打印的悬臂的光学显微图。图20.9展示了由不同聚合物功能化的悬臂对风味物质具有不同的极性基团和潜在亲和力[54]。

喷墨打印微制造技术:功能化和新颖应用

作为一项非接触式、数据驱动的材料沉积技术,喷墨打印很适于后处理功能。在后处理方面,用旋涂工艺用材太昂贵,一般的MEMS工序所得产品太脆,且材料可能和MEMS工序不相容。例如,Sekitani等人[52]用喷墨打印工艺制造了一个有机无线电力传输系统。这套设备拥有一列塑料MEMS开关,用于控制电力通过制成层状的喷墨打印式传输电极进行传输(见图20.8)。喷墨打印的应用大大减少了制造成本,可以制造一种强大的MEMS开关,它能在响应时间频率为10Hz的7V电压下正常工作[53]

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图20.8 经银溶液喷墨沉积的独立MEMS开关在开和关状态下的截面图[52]

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图20.9 经不同聚合物稀溶液喷墨打印的悬臂的光学显微图。干涉条纹说明聚合物的厚度因干燥过程和表面运输过程的影响而不同[54]

喷墨打印也非常适合化学传感器的后处理。在基于悬臂的化学传感器中,喷墨打印被用于将化学响应元件沉积在悬臂的表面上。当悬臂发现目标为气态或液态时产生变形。和浸渍涂布相反,喷墨打印允许数量受控的材料快速非接触式地沉积于悬臂上,并不会污染基板。由于功能是区域化的,每个悬臂之间可以独立地功能化,从而与特殊结合点处相联系。DNA样品、自组装膜(SAMS)、疏水涂层、亲水涂层以及聚合物溶液都已经沉积应用于不同的遥感应用中。图20.9展示了由不同聚合物功能化的悬臂对风味物质(flavor compounds)具有不同的极性基团和潜在亲和力[54]

喷墨打印作为MEMS功能化工具应用的另一个例子是用于挥发性有机混合物的选择性检验的MEMS化敏电阻器阵列传感器的制造。喷墨打印用于将数量受控的化敏导电聚合物(3-己基噻吩)沉积到一个互补金属氧化物半导体(CMOS)电极阵列上。这个设备可以区分不同浓度的甲醇丙酮乙腈[55]

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