| それはカーボン nanotubes にいろいろ潜在的なアプリケーションがあることよくとり上げられます。 これは高い電気および熱伝導度、例外的な強さ、剛さおよび機能が原因圧縮 [2-5] の後で元の形を取り戻すです。 カーボン nanotubes は含んでいる異なったプロセスによって育てることができます; アーク放電、レーザーの切除および化学気相堆積。 これらの技術の最も有望の CNTs が前模造された基板 [6] でそのままで育つようにする CVD です。 模造が写真平版によって通常される間、最近呼出される新しい方法はより効率的、経済的多目的であるために柔らかい石版印刷の模造示されてしまいました [7-10]。 Nanotubes は原型の、そしてまた複合材料の一部とする途方もない興味両方です。 ポリマーマトリックスの埋め込まれた nanotubes は機械強さおよび伝導性 [11-13] 高めることによって物質的な特性を高めます。 ただし、合成の形成が解決で遂行される時、個々の管と比べて減らされた特性がある通常 CNTs 形式の総計。 またポリマーからの埋め込まれた CNTs への、なぜなら最適ロード転送、管とマトリックス間に強いインターフェイスがなければなりません。 これらはありますが、 CNT ポリマー合成の生産およびと関連付けられる多くの研究グループ問題の 2 つはアドレス指定されました。 可能な解決策は高められた分散 [14] および CNTs [15] の functionalisation に導く血しょう処置を含んでいます。 ポリマーマトリックスの CNTs の正常な結合はアプリケーションのを含む原因となることができます; フラットパネルディスプレイ、センサー、適用範囲が広い電子デバイスおよびアクチュエーター [16-18]。 豊富な可能性を、 nanotubes およびそれに続く合成物の制御可能な、経済的な生産の問題は実現する前に、克服されなければなりません。 私達は多に前にカーボン nanotubes (dimethylsiloxane)、 PDMS のポリマーマトリックス [1] 組み込む効率的な、費用有効方法を報告してしまいました。 この技術を使用して私達は合成物にように育てられた CNT のアレイを組み込めました。 これは合成の形成前に CNTs を分散させる必要性を除去します。 それはまた埋め込まれた nanotubes の位置そして密度の制御を可能にします。 埋め込まれた nanotubes の形態は使用される CVD の状態の変更によって CNTs [19] 育てるのに制御することができます。 ここに私達は補強されたポリマーの CNTs の体積分率を変えることである私達の研究のそれに続く方向を記述します。 これは格子図形の成長 CNT のアレイによってされます。 以前は私達はラインに平行方向でだけ増強する CNT のアレイの平行ラインを使用して報告しました。 しかし格子図形は薄膜の合成物の x- および y 平面両方の機械補強を可能にします。 一般にグリッド線は幅 5m m であり、基板の表面で育つ CNTs の体積分率を変えるためにライン間の分離は高められます。 私達はそれから nanotube の格子に治療が可能なポリマーに塗る回転によってポリマー薄膜を補強するのにこれらをように育てられた CNTs 使用します。 実験 カーボン nanotubes はアセチレン、 C を使用して CVD によって育ちました22 
図 1. (a): 従来の写真平版を使用してケイ素のマスターの模造の設計図。 (b): ケイ素のマスターからのエラストマーのスタンプを投げることの設計図。 スタンプは柔らかい石版印刷の模造にそれから使用することができます。 多くのスタンプは同じマスターから投げることができます。 写真平版の模造 マスターの写真平版の模造の第一歩は高い等級の水晶、 4inch x 4inch x 0.06inch のフォトマスクの肯定的なクロムを設計することでした。 マスクは Kic 2.4 のソフトウェア [23] を使用して設計され、次に Photronics () 株式会社によって製造されました。 私達が選択したデザインはグリッド線間のインクレメンタル間隔の格子図形でした。 グリッド線の位置は CNT のアレイの終局の位置に対応します。 それ故に、私達は組織的に相互格子間隔を高めることによって基板の表面で育つ CNTs の体積分率を減らします。 これらの CNT の格子図形が薄膜の合成物に組み込まれることが意図されています。 従って私達にポリマーマトリックスの内で埋め込まれた nanotubes の体積分率を制御する方法があります。 それは複合材料の機械の、電気および熱特性を定める埋め込まれた nanotube ネットワークの位置そして密度です。 Gridlines は 5mmm からの分離との 5ƒÊm であるように広く設計されていました。 フォトマスク このフォトマスクがそれからケイ素のマスターに格子図形を転送するのに使用されました。 シリコンの薄片は過酸化物/硫酸の解決 (HSO を使用して最初にきれいになりました24: HO22 3 の比率で: 1) および残り水を取除くために前焼かれる。 次に HMDS (hexamethyldisilazane) の層は、付着促進者 Shipley 1813 の陽性の光硬化性樹脂に先行しているケイ素に回転の鋳造物でした。 フォトマスクは光硬化性樹脂に置かれ、暴露された領域は紫外線への露出によって単量体に分解されました。 紫外線露出の後で低下した光硬化性樹脂の領域を取除くのに、 Shipley MF 319 の開発者が使用されました。 パターンは反応イオン・エッチング、露出されたケイ素の RIE によって、転送されました。 RIE は分 (sccm)、4 rf 力および 1 トルの圧力ごとの 50 の標準立方センチメートルの流動度で 100W でカリホルニウムのガスの使用を含みました。 腐食の時間は 15min でした。 エッチングされたマスターはフィールド放出スキャンの電子顕微鏡検査によって視覚化されて、 (FESEM)高さのプロフィールはインターフェロメトリーによって得られました。 エラストマーのスタンプ 次のステップはこのケイ素のマスターからのエラストマーのスタンプを投げることでした。 使用されるエラストマーは多 (dimethylsiloxane)、 PDMS です、 (Dow Corning)。 これは疎水性ポリマーで、ケイ素のマスターに強く付着します。 この不可逆シーリングの理由は共有に - PDMS の silanol のグループの縮合反応による O SiO 結束および - ケイ素の基を OH 含んでいることの形成です。 それ故に私達はマスターをスタンプを投げる前に疎水性にしなければなりません。 これはリリース促進者として fluorosilane を使用してされます。 最初にケイ素のマスターは 30mins のための UV/ozone によってきれいになり、作動します。 アクティブ化の直後に、基板は約 0.3-0.5 ml (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) とともに乾燥器 - trichlorosilane に置かれます、 (Oakwood Products Inc.)。 乾燥器は 2.0 mbar の圧力にポンプでくまれます。 60 分後で乾燥器は空気と出ます。 基板は 60º の予備加熱されたオーブンにそれから挿入されます PDMS のエラストマーのスタンプ PDMS のエラストマーのスタンプは疎水性ケイ素のマスター (図 1B) から投げられました。 PDMS ベースの混合物: 10 の治癒エージェント、: 1 つの比率は、低下の鋳造物がマスターにそして 4 日一定期間に渡って大気条件の下で治るようにされたでした。 マスターから容易に解放された治された PDMS のスタンプはそれから期待どおりに、スタンプマスターの反対の位層幾何学を表示し。 これはインターフェロメトリーによって確認されました。 スタンプは厚い 1cm あたりのありました。 触媒の模造 スタンプがそれから CNT の成長のための触媒を含んでいる鉄を模造するのに使用されました。 多 (スチレンvinylferrocene)、陰イオンに著者によって総合され、核磁気共鳴そしてゲルの浸透クロマトグラフィーによって鉄内容 (2.1%) を定めるために (示されていない) 特徴付けられ。 熱重量測定分析はことを 350ºC と 450ººº 間で示しました PS-PVF の触媒は 100nm SiOºº に模造されました2 結果および議論 格子図形はケイ素のマスター (図 2) にエッチングされました。 4inch x 4inch のマスターは 15 のセクションに分かれていました。 各セクションは 5-75m から及ぶ間隔の 5mm の格子図形を含んでいました 
FESEM (a) はケイ素にマスターの表示の格子図形を示します。 インターフェロメトリー (b) はマスターの高さのプロフィールを示します。 マスターは fluorosilane とそれから低い界面自由エネルギーの表面を形作るために扱われました。 接触角は 16º ±ºº±º の平均から変更するために測定されました 
インターフェロメトリースキャンはスタンプの表面の位層幾何学を示し、 492nm の高さのプロフィールを与えます。 スタンプが SiO の基板に触媒の解決を模造するのに2 使用されました。 使用された触媒は多 (スチレンvinylferrocene)、 PS-PVF でした。 このポリマーの vinylferrocene の部品はこれらの実験で使用される温度で CNT の成長のための触媒としてアクティブである鉄心を含んでいます。 PS-PVF ポリマー粉はトルエンで分解しました。 最初にテトラヒドロフランは溶媒として使用されましたが、私達はトルエンの使用によって高められたパターン品質を得ました。 トルエンは伝えられるところによれば PDMS [22] 膨らましますが、私達の 5mmm の形状のために私達はパターン品質に対する悪影響を見つけませんでした。 私達はパターン品質が低下し始めた前に PDMS のスタンプを再使用またいくつかの時間できました。 私達は 4wt% の解決を使用しました (解決の集中を nanotube の成長 [19 制御するのに] の密度を方法として変えることが使用することができます)。 PS-PVF の解決の低下は SiO の基板に2 置かれました。 エラストマーのスタンプは基板が付いている接触にそれから持って来られました。 触媒の解決はスタンプの溝に移行します、蒸発することをトルエンのために夜通しに残し、スタンプは除去されたときに図 4. に示すように模造された基板を明らかにしました。 
図 4。 柔らかい石版印刷の模造は私達が私達のパターンの次元内のに触媒の粒子を制限することを可能にします。 従って CVD の間に私達は図 5. で観察された CNTs が格子の次元の内でだけ育つと期待します。 
図 5。 結論 結論として、私達は nanotube のアレイの格子図形を育てるためにスケーラブル安価な技術を報告します。 相互格子間隔は必要とされるように合わせることができま私達の基板で育つ nanotubes の体積分率を制御する簡単な方法を与えます。 それは適用範囲が広く支えがない薄膜の合成物にこれらの CNT のアレイを組み込む私達の意思です。 これをするためには私達は前に著者が記述して、示した合成の生産の新しい方法を用います。 模造する柔らかい石版印刷を使用して私達は選択式に CNT の伝導チャネルを置き、合成物内の彼らの体積分率を制御してもいいです。 合成物は折り曲げられるマトリックス内の伝導性チャネルを必要とするアプリケーションにそれから使用することができます。 これらのアプリケーションは適用範囲が広い電子工学、電磁石の盾およびセンサーを含んでいます。 確認応答 著者はアイルランドの高等教育の権限、 (HEA)企業アイルランドおよび財政援助のための EU の細目によって目標とされる研究計画 DESYGN-IT (NMP4-CT-2004-505626 無し) を認めます。 著者は教授および C.Y. Ryu 教授に P.M. Ajayan また感謝しています、 Rensellaer の工芸学校の、およびまた、 S. Curran 新しい MexicoStateUniversity の教授 |