Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cải thiện Tính Chất Cơ Học và Nhiệt của Chất Chống Nắng SU-8 Với Vải Kính Bện Đa Lớp Dựa Trên Công Nghệ Khoan Vi Mạch
Tóm tắt
Chất chống nắng SU-8 ngày càng được sử dụng rộng rãi như một vật liệu cấu trúc trong hệ thống vi điện cơ (MEMS) nhờ vào chi phí thấp và khả năng tương thích sinh học xuất sắc. Tuy nhiên, hiệu suất cơ học và nhiệt kém của nó làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy của thiết bị MEMS dựa trên SU-8 và do đó hạn chế ứng dụng của nó.
Tại đây, chúng tôi báo cáo về hiệu suất cơ học và nhiệt của SU-8 được gia cường bởi vải kính bện đa lớp kết hợp với công nghệ MEMS. Các mô phỏng phần tử hữu hạn và thí nghiệm cụ thể đã được tiến hành, xác nhận rằng các composite SU-8 gia cường có sự tăng 281% trong mô đun Young và giảm 64% trong hệ số giãn nở nhiệt (CTE) so với SU-8 nguyên chất. Thêm vào đó, cơ chế cải thiện cũng đã được phân tích, bao gồm sự liên kết bề mặt xuất sắc giữa SU-8 và vải kính, cùng với năng lượng liên kết cao của cấu trúc chuỗi Si–O-Si trong vải kính. Hơn nữa, SU-8 được gia cường bằng vải kính vẫn có thể duy trì độ truyền sáng cao để bảo tồn khả năng in lithography. Do đó, chúng tôi tin rằng chiến lược được đề xuất ở đây có thể đáp ứng các yêu cầu cao hơn của thiết bị MEMS, đảm bảo ứng dụng thực tiễn trong các cấu trúc vi chức năng.
Từ khóa
#SU-8 #MEMS #vải kính #hiệu suất cơ học #hiệu suất nhiệtTài liệu tham khảo
Iqbal, S., Malik, A.: A review on MEMS based micro displacement amplification mechanisms. Sensor. Actuat. A-Phys. 300, 111666 (2019)
Ma, J.: Advanced MEMS-based technologies and displays. Displays 37, 2–10 (2015)
Judy, J.W.: Microelectromechanical systems (MEMS): fabrication, design and applications. Smart Mater. Struct. 10, 1115–1134 (2001)
Tilli, M., Motooka, T., Airaksinen, V.M., Franssila, S., Paulasto-Krockel, M., Lindroos, V.: Handbook of Silicon Based MEMS Materials and Technologies. William Andrew, London (2015)
Alcocka, J.R., Attiab, U.M.: A through-life approach to developing high-performance microsystems. Proc. CIRP 11, 272–277 (2013)
Stanimirović, Z., Stanimirović, I.: Mechanical Properties of MEMS Materials. Micro Electronic and Mechanical Systems. Takahata, Rijeka (2009)
Dong, K., Peng, X., Zhang, J.J., Gu, B.H., Sun, B.Z.: Temperature-dependent thermal expansion behaviors of carbon fiber/epoxy plain woven composites: Experimental and numerical studies. Compos. Struct. 176, 329–341 (2017)
Wang, P.C., et al.: Fabrication and characterization of polymer hollow microneedle array using UV lithography into micromolds. J. Microelectromech. Syst. 22, 1041–1053 (2013)
Fiedler, E., Haas, N., Stieglitz, T.: Suitability of SU-8, EpoClad and EpoCore for flexible waveguides on implantable neural probes. In: Conference on Proceedings of IEEE Engineering Medical Biology Society, pp. 438–441 (2014).
Kuo, J.T.W., Meng, E.: Improved process for high yield 3D inclined SU-8 structures on soda lime substrate towards applications in optogenetic studies. In: IEEE 25th International Conference on Micro Electronic Mechanical Systems, pp. 263–266 (2012).
Arscott, S.: SU-8 as a material for lab-on-a-chip-based mass spectrometry. Lab Chip 14, 3668–3689 (2014)
Becker, H., Gärtner, C.: Polymer microfabrication technologies for microfluidic systems. Anal. Bioanal. Chem. 390, 89–111 (2008)
Lorenz, H., Despont, M., Fahrni, N., et al.: SU-8: a low-cost negative resist for MEMS. J. Micromech. Microeng. 7, 121–124 (1997)
Seghir, R., Arscott, S.: Photo-hardenable and patternable PDMS/SU-8 hybrid functional material: A smart substrate for flexible systems. Polym. Sci. Pol. Phys. 53, 1281–1291 (2015)
Jiguet, S., et al.: Conductive SU8 photoresist for microfabrication. Adv. Funct. Mater. 15, 1511–1516 (2005)
Nemani, K.V., Moodie, K.L., Brennick, J.B., et al.: In vitro and in vivo evaluation of SU-8 biocompatibility. Mat. Sci. Eng. C-Mater. 33, 4453–4459 (2013)
Katiyar, J.K., Sinha, S.K., Kumar, A.: Effects of carbon fillers on the tribological and mechanical properties of an epoxy-based polymer (SU-8). Tribol. Mater. Surf. Interfaces 10, 33–44 (2016)
Hemker, K.J., Sharpe, W.N.: Microscale characterization of mechanical properties. Rev. Mater. Res. 37, 93–126 (2007)
Robin, C.J., Jonnalagadda, K.N.: Effect of size and moisture on the mechanical behavior of SU-8 thin films. J. Micromech. Microeng. 26, 25020 (2016)
Chung, S.W., Makhar, S., Ackler, H., Park, S.: Material characterization of carbon-nanotube-reinforced polymer composite. Electron. Mater. Lett. 2, 175–181 (2006)
Park, S., Chung, S.W., Ackler, H., Makhar, S.: Viscoelastic material properties of SU-8 and carbon-nanotube-reinforced SU-8 materials. In: Electronic and Photonic Packaging, Electrical Systems Design and Photonics, and Nanotechnology, pp. 43–52 (2006).
Saravanan, P., Satyanarayana, N., Sinha, S.K.: Self-lubricating Su-8 nanocomposites for microelectromechanical systems applications. Tribol. Lett. 49, 169–178 (2012)
Jiguet, S., Bertsch, A., Judelewicz, M., Hofmann, H., Renaud, P.: SU-8 nanocomposite photoresist with low stress properties for microfabrication applications. Microelectron. Eng. 83, 1966–1970 (2006)
Anisimov, A.V., Tryasunov, V.S., Shultceva, E.L., Sokolov, J.V., Mudry, F.V.: Epoxy vinyl ester binder for fire-resistant marine fiberglass plastics. Inorg Mater Appl Res. 9, 1116–1122 (2018)
Pahonie, R.C., Stefan, A., Costuleanu, C.L.: Managing and analyzing the constructive and functional parameters on fiberglass custom sensor design for an aerodynamic balance. Mater. Plast. 54, 155–169 (2017)
Kelkar, A.D., Tian, Q.Y., Demei, L.F.: Zhang, Boron nitride nanoparticle enhanced prepregs: a novel route for manufacturing aerospace structural composite laminate. Mater. Chem. Phys. 176, 136–142 (2017)
Alomayri, T.: The microstructural and mechanical properties of geopolymer composites containing glass microfibers. Ceram. Int. 43, 4576–4582 (2017)
Hao, Y.S., Liu, F.C., Han, E.H.: Mechanical and barrier properties of epoxy/ultra-short glass fibers composite coatings. J. Mater. Sci. & Technol. 28, 1077–1084 (2012)
Wang, W.S., Zhou, W.W., Ding, G.F.: Glass fiber reinforced SU-8 adhesive technology. Micronano Electron. Technol. 57, 324–327 (2020)
Park, S.-J., Jin, J.-S.: Effect of silane coupling agent on interphase and performance of glass fibers/unsaturated polyester composites. J. Colloid. Interf. Sci. 242, 174–179 (2001)
Chamis, C.C.: Mechanics of composite materials: past, present, and future. J. Compos. Tech. Res. 11, 3–14 (1989)
Schapery, R.A.: Thermal expansion coefficients of composite materials based on energy principles. J. Compos. Mater. 2, 380–404 (1968)
Jitendra, K.K., Sujeet, K.S., Arvind, K.: Effects of carbon fillers on the tribological and mechanical properties of an epoxy-based polymer (SU-8). Tribol. Mater. Surf. Interfaces 10, 33–44 (2016)
Yang, Y., Lai, L.Y., Ding, G.F., Chen, T.: SiC nanowire-based SU-8 with enhanced mechanical properties for MEMS structural layer design. Nanotechnol. Precis. Eng. 2, 169–176 (2019)
Chen, H., Ojijo, V., Cele, H., Joubert, T., Suprakas, S.R., Land, K.: Tailoring the mechanical properties of SU-8/clay nanocomposites: polymer microcantilever fabrication perspective. MEMS Electro-Opt. Syst. 9257, 92570B (2014)