Fluidischer Partikeltransport an Grenzflächen durch aktorisch bewegte Mikrohaare mit schaltbarer Nanostrukturierung

Abstract:
Membranen und Mikrohaare werden durch abformen von zwei lithographisch strukturierten SU8-Formen erzeugt. Die Haare haben eine Strukturtiefe von über 500 µm mit einem Aspektverhältnis von 10:1. Für die Herstellung wird ein lithographisch hergestellter vier Zoll Glaswafer mit fünf Schichten SU8-100 verwendet. In einem weiteren Schritt wird eine zusätzliche SU8-Schicht aufgebracht, mit der beide Formteile (für Membran und Haare) zueinander justiert gefügt werden. Auf diese Weise kann ein Verdrehen der Formen zueinander auf einen Fehler von ±0,05Grad reduziert und der „Kippfehler“, der die Membrandicke beeinflusst, auf 5% reduziert werden. Die Formen werden mit PDMS (Polydimethylsiloxan) abgeformt. Nach der Herstellung sollen an die Mikrohaarspitzen temperatursensitive endgruppenfunktionalisierte Polymere, wie z.B. Poly-N-isopropylacrylamid (PNiPAAm), kovalent angebunden und somit Polymerbürstenschichten erzeugt werden. Durch ein gezieltes Erwärmen mittels Laserstrahlung kann eine reversible Schaltung der Benetzungszustände (hydrophob/hydrophil) und der Adhäsion induziert werden. Die kontrollierte Druckbeschaltung der Membranen führt zur Ausbildung einer metachronalen Welle, die dabei für einen gesamt Transport sorgt, der deutlich höher ist als der Transport jedes einzelnen Haares.