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

 

Золотые коробочки: вопросы самоорганизации
Золотые коробочки: вопросы самоорганизации

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

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!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.