Ústav fyziky a měřicí techniky Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Využití technologie Ink-jet printing pro přípravu mikro a nanostruktur II. Výrobci, specializované technologie a aplikace
Obsah přednášky Výrobci/výzkum Výrobci klasických tiskáren Microdrop Microfab Superfine InkJet Solder Jet Mikrochromatografie VaporJet Přímé psaní pasivních elektronických součástek Mikrostruktury pro solární články a palivové články Biosenzory Tkáňové inženýrství Mikrodávkování Výroba mikrooptických prvků Senzory 2
Výrobci/výzkum Výrobci klasických inkoustových tiskáren domácí tiskárny lze využít pro jednoduché či počáteční experimenty HP, Canon, Lexmark termální inkoustový tisk (méně vhodné limitace vlastností inkoustu, možnost tepelného poškození materiálu) Epson piezoelektrický inkoustový tisk výhodou je snadné ovládání, známý protokol, dostupnost širokého množství CAD softwaru 3
Výrobci/výzkum Microdrop (www.microdrop.de) dávkovací hlavy s řídící jednotkou (dávkování kapalin, depoziční experimenty) laboratorní systémy s více hlavami (tvorba složitých struktur v jednom kroku) 4
Výrobci/výzkum MicroFab (www.microfab.com) vývoj průmyslových a laboratorních systémů pro inkoustový tisk výzkum aplikace technologie inkoustového tisku v netradičních oblastech Solder Jet Vapor Jet Sphere Jet 5
Speciální technologie Superfine InkJet tiskárny technologie vyvinutá v japonském National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) umožňují vytvářet kapky o teoretické velikosti až 1/1000 objemu kapky vytvořené standardními technologiemi InkJet (v současnosti dosahují velikosti 1/600 objemu). miniaturní, možnost napájení z baterií umožňují tvorbu struktur bez využití fotolitografie s velikostí v řádu mikrometrů, objem nanášeného materiálu je okolo femtolitru, proces nanášení probíhá za laboratorní teploty a za normálního tlaku jako inkoust mohou být použity např. nanotrubky, vodivé polymery, keramické materiály či kovové částice lze tak tisknout např. ultrajemné kovové obvody tlusté pouze několik mikrometrů kapky této technologie schnou velice rychle a je proto možné je využít při tvorbě 3D nanostruktur 6
Speciální technologie Superfine InkJet tiskárny 7
Speciální technologie Solder Jet Technology přesné a cílené pájení mikrostruktur 25-125μm průměr pájecího bodu, rychlost pájení 400 bodů/s pájení při 220 C (SnPb nebo SnCu, In a Sn). 8
Speciální technologie Mikrochromatografie speciální modifikace piezoelektrické hlavy pro dávkování peptidů separovaných kapalinovou chromatografií na terče MALDI-TOF MS pro hmotnostní spektroskopii 9
Speciální technologie Mikrochromatografie 10
Speciální technologie VaporJet příprava definovaných testovacích atmosfér s velmi nízkými koncentracemi par kalibrace detektorů explozivních par, kalibrace detektorů stopových množství par pro určování detekčních limitů senzorů a detektorů mikroprocesorem ovládaná piezoelektrická tryska vypouští kapky rozpuštěného standardu na topný element, kde se mění na páru; koncentrace par je řízena množstvím (či frekvencí v případě kontinuálního módu) kapek dopadajících na topný element 11
Speciální technologie VaporJet kalibrace nízkých koncentrací par 12
Speciální technologie SphereJet výzkumná platforma pro přípravu mikrokapek léčiv kombinace systémů drop-ondemand a kontinuálního inkoustového tisku rychlost generování kapek 50kHz a průměr kapek od 20 μm do 100 μm 13
Přímé psaní pasivních elektronických součástek piezoelektrický tisk rezistorů speciálně vyráběné inkousty s definovaným odporem podobně tisk vodičů, cívek, senzorů, kapacit a optických prvků 14
Mikrostruktury pro solární články a palivové články levné flexibilní solární buňky (lze tisknout na plast), řádově levnější než anorganické buňky šetří použité drahé kovy (Pt); nízké náklady na depoziční proces; vysoká přesnost; přímé nanášení; bezkontaktní depozice; snadno lze měnit produkční množství; 15
Biosenzory určeno zejména pro optické vláknové biosenzory, užívané v situacích, kde není praktické použít standardní senzory kompaktní, lehké, minimálně invazivní, lze je multiplexovat odolné proti elektromagnetickému rušení, vydrží i náročné podmínky pro rozpoznávání látek ze směsi - optická senzorová pole 16
Tkáňové inženýrství léčba popálenin a poranění tisk biokompatibilních materiálů od roztoků polymerů po živé buňky depoziční tryska lze snadno sterilizovat zvýšenou teplotou či gamma zářením bez ztráty funkčnosti pokrývání umělých cév 17
Mikrodávkování kapky s průměrem 15-200μm (2pl na 5nl), rychlost dávkování 0-25,000 za sekundu pro jednotlivé on-demand kapičky dávkování do MEMS a BioMEMS 18
Výroba mikrooptických prvků mikročočky, optická vlákna a vlnovody, senzory deponované na konce optických vláken tiskové hlavy jsou ohřívány až na 220 C, změnou teploty je možné měnit tvar vyráběných čoček s velikostí od 80 µm do 1mm, s přesností mikronů 19
Senzory tisk materiálů na MEMS pro použití v klinické diagnostice, v kontrole výrobního procesu, monitoring v ochraně životního prostředí ve výzkumu MEMS nosníků, povrchu senzorů s povrchovou akustickou vlnou (SAW) a dalších mikrokonstrukcí Vodivostní senzory Rezonanční senzory 20
Použitá literatura www.microdrop.com www.microfab.com 21