东京科学大学 测量一滴水如何与纳米光刻模具的凹槽接触，以找出模具磨损的程度
学分:东京科学大学，君谷口 紫外纳米压印光刻技术是一种利用紫外光固化树脂生产纳米结构的制造技术
它的一个主要优点是简单；紫外-NIL主要包括将液态树脂浇注到纳米结构模具上，用紫外辐射使树脂固化，然后从模具中释放出来
结果是固体聚合物具有与模具相反的纳米结构
使用这种技术，可以制造各种各样的功能器件和薄膜，用于光学、电子、医疗保健、生物研究和太阳能电池等领域
可以肯定地说，在整个紫外-无光工艺中最有价值的设备是主模具
为了使它们持续更长时间，由主模具制成的复制模具被制造并用于纳米结构器件的大规模生产
然而，这些复制模具不如主模具耐用，并且它们通常在几千个印记后开始显示出磨损的宏观迹象
不幸的是，目前还没有可靠的标准方法来预测复制模具的寿命
在最近发表在《纳米材料》杂志上的一项研究中，东京科学大学和奥特克斯公司的研究人员
日本，想出了一个聪明的策略来判断一个复制品的模具什么时候会坏
他们试图通过观察放置在模具顶部的水滴来做到这一点，这些水滴带有间隔的平行线图案，并注意到水滴的粘附力如何随着模具的磨损和使用而变形
但是这样的方法是如何工作的呢？停留在表面上的液滴具有一种可测量的特性，称为接触角，即液体与固体在界面上相遇的角度
使用基于商业相机的系统，这个角度很容易测量
沿平行(y)和垂直(x)方向的接触角与模具使用次数的关系图
当沿垂直方向的接触角等于沿垂直方向的稳定最小值时，模具变得有缺陷
学分:东京科学大学，君谷口 现在，在具有平行线(凹槽)的纳米结构模具中，水的接触角呈现各向异性，这意味着它沿着不同的方向变化
更具体地，放置在具有平行凹槽的原始模具上的水滴将更多地沿着凹槽的方向而不是垂直于凹槽的方向扩散
然而，研究人员注意到，随着反复使用，模具磨损，接触角沿每个方向变化不同
东京科学大学的谷口教授解释说:“随着模具使用次数的增加，沿平行于凹槽方向的接触角呈线性减小
相反，沿垂直方向的接触角开始减小得更快，然后保持在恒定的最小值
我们发现，当重复次数使两个方向的接触角相等时，模具几乎完全有缺陷
" 研究人员用不同凹槽宽度的模具验证了他们的方法，结果成立(见附图)
这意味着人们可以通过一个简单的过程对带有平行凹槽的模具的剩余寿命做出准确的预测
首先，检查垂直方向的接触角是否达到稳定的最小值
然后，用存储的沿平行方向的接触角值计算递减线函数
最后计算这条线与最小值相交后的使用次数；模具很可能会在这个数字附近破裂
这种简单的方法将有助于确定紫外线-零辐射模具的预期寿命
“虽然我们的方法只适用于带有平行凹槽的模具，但它可以用来评估模具材料本身的耐久性；模具材料的预期寿命实际上适用于任何形状
总的来说，这项研究填补了紫外-NIL的一个重要知识空白，通过提供一种预测模具何时磨损的简单方法来降低相关成本
所提出的策略将有望使这种纳米压印技术更加容易获得和可靠，促进其在日常生活的研究和应用中的采用
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