Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. На рисунке представлена схема разработанного устройства для наноштамповки.
Рисунок 2. На рисунке предствалена схема двух жестких пластин с заключенным между ними резистом.
Рисунок 3. На рисунке предствалена схема двух растяжимых роликов с заключенным между ними резистом.
Рисунок 4. На рисунке предствалена схема двух растяжимых вращающихся ролика с заключенным между ними резистом.
Рисунок 5. На рисунке(а) представлена зависимость остаточной толщины полимера от скорости вращения роликов,(b)зависимость остаточной толщины полимера от силы, прикладываемой со стороны роликов.

Крупноформатная непрерывная наноштамповка

Ключевые слова:  nanoimprint lithography, материаловедение

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

28 июля 2009

В последнее десятилетие метод наноштамповки (Nanoimprint lithography) получил широкое распространение благодаря относительной простоте и дешивизне. Напомним сам принцип простейшего процесса наноштамповки на примере UV Nanoimprint lithography: на подложку наносится резист (вещество, изменяющее свои химические или физические свойства, способность к растворению и пр. под действием ультрафиолетового излучения), подложка с резистом совмещается со стемпером (от англ. stamp - "печать", "штамп"), стемпер входит в жидкий резист, под действием УФ-излучения резист затвердивает. После затвердивания резиста стемпер удаляется, оставляя отпечаток. Очевидно, что полимер должен удовлетворять целому набору требований. Во-первых, полимер должен обладать высокой адгезивностью по отношению к подложке и низкой адгезией по отношению к стемперу. Во-вторых, полимер должен обладать низкой вязкостью. Существует и еще одна дилемма: предпочесть мягкий или твердый материал для стемпера.

С началом промышленного производства производители столкнулись еще с двумя проблемами, которые не связаны с материалом полимера и стемпера, а привнесены особенностями технологии производства: низкая скорость штамповки и неравномерно распределенное давление под стемпером, что искажает обычно штамповку.

Свое решение проблемы предложил коллектив исследователей из университета Мичигана. В своей работе они описали два устройства для штамповки (рис.1): одно устройство использует гибкую подложку (PET), а второе твердую (стекло). Процесс состоит из двух стадий - нанесения резиста на подолжку и штамповку. Механизм нанесения резиста состоит из трех роликов синхронизированных с основыными роликами для обеспечения равномерной толщины наносимого резиста. Для обеспечения равномерного давления под стемперами используются два поддерживающих ролика, фиксирующее устройство и датчик измерения силы. В качестве материала стемперов в данной работе использовался этилен-тетрафтороэтилен (ETFE). В роли резиста выступает эпоксисиликон, который обладает неоспоримым преимуществом перед широко распространенным резистом на основе полиакрилатов: благодаря полимеризации по катионному механизму кислород не способен выступать в качестве ингибитора, поэтому эпоксисиликон позволяет отказаться от использования вакуума, что значительно удешевляет процесс. Кроме этого, после затвердивания эпоксисиликон не испытывает значительного сжатия по сравнению с жидким резистом, что не приводит к искажению рисунка.

В рассматриваемой работе авторы задались целью теоретического предсказания толщины нанесенного рисунка в зависимости от приложенного давления со стороны роликов и их скорости вращения. Толщина нанесенного рисунка является критической для практического применения, например, при производстве солнечных батарей. Для достижения поставленной цели были рассмотрены три модели. В первой модели рассмотрены две твердых пластины с заключенным между ними резистом. В этом случае толщина остаточного слоя (RLT) находится из уравнения (рис.2). Во второй модели рассматривается резист, заключенный между двумя гибкими пластинами (рис.3). И, наконец, в третьей, наиболее реалистичной модели, резист заключен между двумя движущимися эластичными поверхностями. В этой модели распределение давления между роликами принимает вид (рис.4).

Используя эти три модели, авторы сделали целый ряд допущений. Во-первых, предполагалось, что ширина ролика L много больше длины соприкосновения ролика с резистом a. Во-вторых, начальная толщина резиста была принята равной 50 мкм, которая близка к теоретически измеренной, но несколько увеличивающуюся, если учесть движение роликов. Это вполне допустимо, поскольку остаточная толщина полимера мало зависит от начальной толщины в диапазоне величин приложенной силы 50-300 Н (именно этот диапазон используется в описываемом эксперименте). В-третьих, длина контакта между роликом и резистом a считается постоянной величиной. И, наконец, в-четвертых, сжатие после полимеризации под действием УФ-излучения было принято равным 3%. На рисунке 5 предствалены графики, на которых авторы сравнили зависимость остаточной толщины полимера от приложенной силы со стороны ролика в трех теоретических моделях и в реальном эксперименте.

Полученные результаты представляют несомненный интерес для развития технологий микропечати и создания устройств гибкой электроники и микроэлекромеханических систем ()МЭМС.


Источник: Acsnano



Комментарии
Л В А, 20 августа 2009 16:10 
Ооо! Наконец! А вот то что делали иделают в той же "Хологрейт" (СПб) не является разве наноштамповкой с рулона на рулон?
Вообще наиболее сложные тисненные голограммы можно считать вполне обоснованно широкоформатными наноштамповками, также как и DVD (а тем паче Blue-Ray)-диски - массовой продукцией с использованием наноштамповок.

Я предлагал ещё года два назад той же Хологрейт, а ранее некоторым другим фирмам наладить аналогичное описываемому в статье производство, отличающееся тем, что использован иной способ формирования рисунка, значительно более быстрый и износостойкий, но видимо не в коня корм.

Насколько помню, только корейцы что-то реализовали.
Л В А, 20 августа 2009 16:18 
У меня целью было производтсво дифрешеток для карманных спектроанализаторов высокого разрешения (биосред, воды, к примеру).
Ну а потом пришло в голову что с модификацией этот метод годится для производства других вещей, в частности интерактивных обоев.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Неорганические гусеницы
Неорганические гусеницы

Дистанционный лекторий ФНМ МГУ
Опубликованы приглашения на 4 интересные лекции онлайн лектория проекта дистанционного образования факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова на ближайшую неделю.

Евгений Кац: Перовскит, загадка названия и история открытия
28 мая 2020 г. в 18:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоялась онлайн лекция известного ученого, профессора Евгения Каца (Ben-Gurion University of the Negev) "Перовскит, загадка названия и история открытия", который известен не только своими выдающимися научными достижениями в области химии твердого тела, углеродных наноматериалов, перовскитной фотовольтаики, но и большим вкладом в популяризацию науки.

М.Гретцель "The stunning rise of perovskite solar cells"
28 мая 2020 г. в 19:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоялась онлайн лекция всемирно известного ученого, профессора М.Гретцеля (Федеральная политехническая школа Лозанны) "The stunning rise of perovskite solar cells".

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии
Гудилин Е.А., Горбунова Ю.Г., Калмыков С.Н.
Отделение химии и наук о материалах РАН, а также химический факультет и факультет наук о материалах МГУ инициируют реализацию открытого образовательного проекта «Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии». В рамках проекта ведущие ученые, члены Российской и международных Академий, видные представители вузовской науки прочитают тематические образовательные лекции по химии, науках о материалах, современным подходам в биологии и медицине. Видеозаписи лекций будут размещены в открытом доступе и могут быть использованы ВУЗами в основной и дополнительной образовательных программах, а также для самоподготовки и мотивации студентов и аспирантов на будущие научные достижения.

2019-nCoV: очередной коронованный убийца?
Анна Петренко
В статье рассказывается о коронавирусе 2019-nCoV — что мы знаем сегодня. А ведущие международные научные издательства предоставляют бесплатный доступ к новым статьям, посвященных изучению коронавируса

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.