加強高分子複合材料的碳納米管陣列的控制網格圖案

圖1。   （一）：一個矽掌握使用傳統的光刻圖案的原理圖。 （二）：鑄造矽主彈性體郵票的示意圖 。 然後可以用於軟光刻圖案的郵票。許多郵票可以從相同的主投。

光刻圖案

在光刻圖案主的第一步是設計一個高品位石英，4英寸x 4英寸x 0.06inch光罩積極鉻 。 面膜使用KIC 2.4軟件設計[23]，然後由光電子公司生產的（ 威爾士 ）有限公司，我們所選擇的設計與網格線之間的間距增量是網格圖案。 網格線的位置對應的碳納米管陣列的最終位置。 因此，我們系統地減少體積分數的增加電網間的間距，在基片表面生長碳納米管。 它的目的是將薄膜複合材料中，這些CNT網格圖案。 因此，我們將有一個控制嵌入式碳納米管在聚合物基體的體積分數的方法。 它是嵌入式碳納米管網絡的位置和密度確定的機械，電氣和複合材料的熱性能 。 網格線被設計成5ƒÊm與離職5米 米 米 到75 米 的寬

光掩膜

這光罩，然後轉移到一個矽主電網格局。首先使用過氧化物/硫酸溶液（H ₂ SO ₄ H ₂ O的比例為3:1 _2）預焙以除去殘留的水清洗矽片。下一個層的HMDS（六甲基），增粘劑旋轉到希普利1813正光阻矽投。解聚光罩被放置在光致抗蝕劑和東窗事發地區暴露於紫外線。紫外線照射後，希普利MF 319開發用於去除光阻地區退化。反應離子刻蝕，刻蝕裸露的矽，該模式的轉移。 RIE涉及使用的CF ₄氣體流速在每分鐘50個標準立方厘米（SCCM），射頻功率在100W和1托的壓力 。 蝕刻時間為15分鐘。蝕刻的主人是由場發射掃描電鏡（FESEM）成像和干涉獲得高度輪廓。

彈性體郵票

下一步就是從這個矽主投彈性體郵票。彈性體採用的是聚二甲基矽氧烷，矽橡膠，（道康寧）。這是一個疏水性聚合物，將堅持強烈的矽主。這一不可逆轉的密封的原因是縮合反應的矽醇基的PDMS - OH含有矽官能團共價鍵，O型矽O型債券的形成。 因此，我們必須使前鑄造的郵票主疏水。這是使用一個版本的推動者fluorosilane 。 首先，矽主清洗和紫外/臭氧激活為30分鐘。激活後，立即基板放置在dessicator連同約0.3-0.5毫升（十七氟- 1 ,1,2,2 - tetrahydrodecyl）三氯氫矽，（奧克伍德產品公司）。 dessicator是抽到下降到2.0毫巴的壓力 。 60分鐘後dessicator是與空氣排出。的基板，然後插入在60℃的 烤箱預熱45分鐘。

郵票的PDMS彈性體

矽橡膠彈性體郵票共投疏水矽主（圖1B）。 PDMS的基礎：固化劑的混合物，在10：1的比例，是投射到主，並允許為期4天的大氣條件下的固化的下跌。 固化後的PDMS的郵票，然後釋放很容易從主如預期，郵票顯示的主人逆拓撲 。 這是驗證干涉。郵票在1cm厚的地區 。

催化劑圖案

該套郵票，然後使用模式含鐵碳納米管生長的催化劑 。 anionically合成聚（苯乙烯-二茂鐵乙烯），作者，並通過核磁共振和凝膠滲透色譜（未顯示），以確定其鐵含量（2.1％）的特點。熱重分析表明，350 ° C和450 º C 之間 ，93％的聚合物分解。它也證實了催化劑顆粒（大概是鐵或鐵的氧化物）的4％，保持在 800 度<C 。因此，這種催化劑是適合使用化學氣相沉積碳納米管的增長，這是以前確定要在700 度 的 最佳的C [19 ]。

圖案上的PS - PVF的催化劑100nm的SiO _2的 ，充分的50nm的臨界厚度以上新台幣的增長速度達到飽和[24]。氬氣保護下進行化學氣相沉積在大氣壓力。氬載氣流量200sccm的 。 使用活性氣體乙炔。乙炔流量200sccm的 。 碳納米管生長在 700℃（800 º C 的碳纖維直徑大於100nm的形式）和沉積時間可以根據需要碳納米管的長度從10分鐘到1小時不等 。

結果與討論

網格圖案蝕刻到矽主（圖2）。 4英寸x 4英寸主被分為15個部分。每節載有從5-75 米 ， 間距5米米網格圖案 這相當於從12-92％的體積分數 。

圖 2。FESEM（a）所示的矽主顯示網格圖案。干涉（b）所示主的高度輪廓 。

圖5。 心血管疾病後，碳納米管的生長只發生在基材的微圖案的地方 。 碳納米管的生長電網與10微米（一）間距和50μm的間距（B）。 （c）項和（d）顯示了電網的尺寸範圍內生長碳納米管更高的放大倍率 。

結論

總之，我們報告一個可伸縮的廉價技術生長的碳納米管陣列的網格圖案 。 電網間的間距可以根據需要給人一種簡單的方法，控制我們的基板上生長碳納米管的體積分數。 我們的目的是將其納入一個靈活的自由站立的薄膜複合材料，這些碳納米管陣列。 要做到這一點，我們將採用先前所描述的，表現出作者的複合材料生產的新方法。

使用軟光刻圖案，我們可以選擇性地定位碳納米管的傳導渠道，並控制其在複合材料的體積分數。 複合然後可以用於應用程序需要在一個可彎曲的矩陣的導電通道 。 這些應用包括靈活的電子，電磁屏蔽和傳感器。

致謝

作者承認愛爾蘭高等教育局（HEA），愛爾蘭企業局和歐盟具體的有針對性的研究項目DESYGN - IT（無NMP4 - CT - 2004 - 505626）的財政支持 。

作者也感謝教授下午Ajayan教授和中青劉某，Rensellaer理工學院， 紐約 ，而且，教授S.柯倫的 新墨西哥州 國家 大學 他們到這個項目的初始輸入 。

參考文獻

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