Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2047
Main Title: Nanoporöse und ultra-hydrophobe Strukturen im Negativresist SU8
Translated Title: Nano porous and super hydrophobic structures in the negative tone resist SU8
Author(s): Mertsch, Olaf
Advisor(s): Schmidt, Martin
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Benetzungseffekte spielen nicht erst seit der Definition des Lotuseffektes zum Ende des letzten Jahrtausends eine entscheidende Rolle, sondern beeinflussen das Leben jedes einzelnen in vielfältigen und alltäglichen Prozessen, in denen Fluide, wie beispielsweise Wasser, beteiligt sind. Allgemein hat sich das Interesse an diesen Effekten in den letzen Jahren vor allem in der Bio- und Medizintechnik stark verändert, da mit ihnen große wissenschaftliche und ökonomische Potenziale verbunden werden. Die Herstellung hydrophober und ultra-hydrophober Oberflächen spielt dabei vor allem in Bezug auf Selbstreinigungseffekte und auf Tropfentransport basierenden Systemen eine entscheidende Rolle. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Beitrag zur Entwicklung von ultra-hydrophoben Oberflächen für zukünftige Einsätze in Biochips und Bio-MEMS zu leisten. Den Ansatz bildet dabei die Weiterentwicklung mikrostrukturierter Oberflächen anhand des Negativ-Photoresist SU8. Dieser wird mit Hilfe einer modifizierten UV-Lithographie, der Rückseitenbelichtung, strukturiert, womit wie im Rahmen dieser Arbeit gezeigt wird, bei einem gegebenem Maskendesign Strukturen mit kleinerer Auflagefläche hergestellt werden, als das mit konventioneller Lithographie möglich ist. Hintergrund der veränderten Strukturgebung sind dabei im Wesentlichen Beugungsphänomene, die es ermöglichen, in nur einem Belichtungsschritt mikro- und gleichzeitig auch nanostrukturierte ultra-hydrophobe Oberflächen herzustellen. In Verbindung mit speziellen Beschichtungstechniken wie metallischer Dünnschichten und Self Assembled Monolayern (SAM) wird ein sehr hohes und ausbaufähiges Potenzial für die Herstellung und zukünftige Integration von extrem wasser- und schmutzabweisenden und damit selbstreinigenden mikrofluidischen Systemen aufgezeigt. Die Charakterisierung des Herstellungsprozesses mittels auf Beugung basierenender Simulationsrechnungen, die Steigerung der Benetzungskontaktwinkel mit Wasser sowie die Überführung der Strukturen in weitere Kunststoffe mit kostengünstigen Vervielfältigungsprozessen wie dem Heißprägen stehen im Mittelpunkt dieser Arbeit.
Wetting effects play a very important role in our daily lives. Every system and procedure based on fluids like for example water is influenced by different kind of interactions and molecular forces leading to very different wetting behaviors. These effects are known for thousands of years now but attracted more and more attention since the investigation of the lotus effect at the end of the last century. The interests in these effects are growing especially in the research fields of bio- and medicine technology. The reason for this is the big potential for the fabrication of artificial super hydrophobic and self cleaning surfaces and the possibilities of the development of new transportation strategies, e.g. the usage of drops instead of big flow volumes. The aim of this work is to create a new kind of super hydrophobic surfaces for the future application in the field of Biochips and Bio MEMS. The approach in this work is based on the negative resist SU8 and a modified UV exposure procedure called back side exposure. Beneficial of this procedure is the ability to create smaller structures with the same mask used in a conventional UV exposure system. The reason for these decreased feature sizes was found to be enabled by diffraction phenomena caused by the UV mask. Furthermore the combination of a diffraction limited exposure procedure and the resist SU8 leads to microstructured and nano-porous surfaces which shows very hydrophobic wetting behavior. In combination with special coatings like metal thin films and self assembled monolayers the great potential of these surfaces is shown for a variety of wetting conditions and consequentially for the potential integration in self cleaning and super hydrophobic microsystems. The focus of this work is the characterization of the fabrication procedure by diffraction related simulation strategies, the increase of wetting contact angles with water as well as the transfer of these special surface properties into other kinds of polymer surfaces via hot embossing.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-20903
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/2344
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2047
Exam Date: 14-Nov-2008
Issue Date: 16-Dec-2008
Date Available: 16-Dec-2008
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Benetzung
Poroes
Resist
SU8
Ultra-hydrophob
Porous
Resist
SU8
Super hydrophob
Wetting
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