In recent years, researches about hydrophobic and hydrophilic surfaces have been executed however their other effects have not been researched enough. In this paper, the fabrication method of hierarchical structures of micro line array combined with fluorinated wax for anisotropic superomniphobic wettability is presented. We have achieved anisotropic and superomniphobic surface via simple two step methods, which are maskless photolithography and wax deposition. In order to prove how to provide those characteristics, SEM, contact angle measurement tool and X-ray diffraction are used. Fluorinated wax is crystalized self-assembly and it is subordinated on micro line array so that it is able to display anisotropic wettability. Understanding on anisotropic superomniphobic surface and simple fabrication method has been attracted to apply for lots of applications which range from self-cleaning surface, microfluidic chip, to directionally fluid control device, even in oily fluid.
We fabricated grooved mushroom structures with anisotropic wettability on silicon substrates using basic MEMS processes. The geometry of these grooved mushroom structures could be changed by controlling the additional IPA solution during Si etching by TMAH solution. To understand anisotropic wettability, contact angles (CAs) of hexadecane droplets were measured in the orthogonal and parallel directions to grooved lines. The CA measurement results displayed anisotropic wetting on the grooved mushroom structures. However, specimens with $80{\mu}m$ distance between top layers displayed isotropic and superoleophobic wetting. This study demonstrates that the thickness of the top layer is more critical than the width or height of the ridge when determining the wettability of organic solvent. Despite the wide distance between top layers ($80{\mu}m$), the specimen with a thin top layer (100 nm) showed highly anisotropic wetting and low CA due to the pinning of droplets at the edge of the top layer.
A grooved surface with anisotropic wettability was fabricated on a silicon substrate using photolithography, reactive ion etching, and a KOH etching process. The contact angles (CAs) of water droplets were measured and compared with the theoretical values in the Cassie state and Wenzel state. The experimental results showed that the contact area between a water droplet and a solid surface was important to determine the wettability of the water. The specimens with native oxide layers presented CAs ranging from $71.6^{\circ}$ to $86.4^{\circ}$. The droplets on the specimens with a native oxide layer could be in the Cassie state because they had relatively smooth surfaces. However, the CAs of the specimens with thick oxide layers ranged from $33.4^{\circ}$ to $59.1^{\circ}$. This indicated that the surface roughness for a specimen with a relatively thick oxide layer was higher, and the water droplet was in the Wenzel state. From the CA measurement results, it was observed that the wetting on the grooved surface was anisotropic for all of the specimens.
In this study, we aimed to clarify the wettability and anisotropic flow characteristics of rice leaves as a basic study for engineering applications of anisotropic flow characteristics of rice leaf surface. To investigate the surface structure of rice leaf, the micro grooves and asperities of rice leaves were analyzed and quantified by scanning electron microscope, Confocal laser scanning microscopy, and stylus profilometer. The analysis of the structure of rice leaf surface confirmed that asymmetrical cone - like protrusions in leaf veins were inclined toward the leaf tip. The static contact angle test showed that the contact angle at the midline vein or leaf vein location where the micropapilla is concentrated is about $20^{\circ}$ higher than the leaf blade position. The contact angles of fresh and dried rice leave were also compared. The dried rice leaves showed a contact angle of about $5^{\circ}$ to $15^{\circ}$ higher than that of fresh leaves, suggesting that the volume of the protrusions decreased as the water was removed, thus reducing the contact area with the droplet. In the contact angle history test the hysteresis in the leaf tip direction was found to be much lower than that in the leaf petiole direction. This results can be explained that asymmetrical cone - like protrusions had a significant effect on the droplet flow characteristics through contact angle hysteresis experiment.
In this study, we evaluate the anisotropic flow of droplets according to the directionality of asperities. We manufacture a mold with an inclined hole by adjusting the jig angle using a high-power diode laser. Using the manufactured mold, we prepare specimens for wettability studies by the micro molding technique. We fabricate twelve kinds of surfaces with micro-asperities inclined at 0°, 15°, 30°, and 45° for asperity pitches of 100 ㎛, 200 ㎛, and 300 ㎛. We evaluate the static and dynamic behaviors of the droplets as a function of the asperities pitch and inclination angles. The anisotropic effect increases as the pitch increases between asperities, and the anisotropic flow characteristics increase as the inclination angle of the asperities increases. On the surface with hole pitches of 100 ㎛ and 200 ㎛, the contact angle of the droplet shows high hydrophobicity at approximately 160°, but on the surface with the 300-㎛ hole pitch, the contact angle is approximately 110°, indicating that the hydrophobic effect rapidly reduces. Additionally, when the inclination angle of the asperities is approximately 30°, the left and right contact angle deviations of the droplet are the lowest, showing that the roll-off angle is relatively low.
In this paper, two types of assemblies using CNT-filled SACAs (with 0.03 wt% CNTs and without CNT) were prepared to investigate the influence of carbon nanotubes (CNTs) on the reliability properties of solderable anisotropic conductive adhesives (SACAs) with a low-melting-point alloy (LMPA). Two types of reliability test including thermal shock (TS: -55 to $125^{\circ}C$, 1000 cycles) and high-temperature and high-humidity (HTHH: $85^{\circ}C$, 85% RH, 1000 h) tests were conducted. The SACA assemblies with and without CNTs showed stable electrical reliability properties due to the formation of wide and stable metallurgical interconnection between corresponding metallizations by the molten LMPA fillers. Although the mechanical pull strength of CNT-filled SACA assemblies was decreased after thermal aging (because of the excessive layer growth and planarization of the IMCs), the CNT-filled SACA with 0.03wt% CNTs showed enhanced mechanical reliability properties compared with the SACA assemblies no CNTs. This enhancement in mechanical performance was due to the reinforcement effect of the CNTs. These results demonstrate that CNTs within the CNT-filled SACAs can improve the reliability properties of CNT-filled SACAs joints due to their superior physical properties.
Surfaces with various roughnesses were produced through laser processing, and the anisotropy and hydrophobicity of the surfaces were examined in the context of the microstructures. The fine particles transferred to the glass surface exhibited different sizes, and the roughness increased. Due to the change in the roughness, the liquid could not penetrate the space between the fine particles, and it was thus exposed to the air. We analyzed this phenomenon using the combined Wenzel and Cassie-Baxter models. Excessive fine particle formation on the substrate tended to increase the roughness and surface energy. The silver-glass-air contact analysis could clarify the mechanism of the reduction of the contact angle and differences in the metastable and stable states when the particles did not completely cover the glass substrate. The formation of microstructures with fine particles through the laser selective deposition led to the generation of an anisotropic surface as the water droplets diffused toward the glass substrate with a relatively high surface energy level.
입자의 크기, 모양, 및 기능기를 제어할 수 있는 제조 기술은 화학, 생물, 재료과학, 화학 공학, 의약 그리고 생명공학과 같은 다양한 적용분야에 적용될 수 있는 중요한 기술중의 하나이다. 본 연구는 볼록한 지붕을 지니는 이방성 고분자 입자의 곡률 제어를 위해 젖음성 유체를 도입한 새로운 미세몰딩(micromolding technique) 방법에 관한 것이다. 몰드의 종횡비 조절을 통하여 입자의 곡률 반경을 $20{\mu}m$에서 $70{\mu}m$까지 제어할 수 있었으며 서로 다른 습윤특성을 지닌 젖음성 용액을 이용하여 이방성 고분자 입자의 높이와 곡률반경을 조절할 수 있었다. 본 연구에서 제시한 미세몰딩 기술은 저렴하고, 간단하고, 쉽고 빠른 방법으로 이방성 입자를 제작할 수 있으며 3차원 입자 모양의 정밀제어가 가능한 새로운 방법으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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