Nada en el mundo ordinario informa nuestra intuición sobre cómo se comportarán los materiales en las interfaces moleculares. La siguiente caricatura muestra un proceso de impresión típico: una resina de impresión fotoimpresora formada en una capa sobre un sustrato rígido (oblea de vidrio o silicio), con el molde de PDMS (silicona) flotando encima. Bajas el molde de PDMS en la resina para hacer la impresión, enciendes la lámpara UV para curar la resina y levantas el molde de PDMS.
Desea que la resina curada tenga una buena adherencia al sustrato, que se separe limpiamente del molde de PDMS y que deje una huella perfecta del molde en la resina curada. Pero todos hemos tenido la experiencia de desmoldar algo, solo para encontrar una parte de lo que estamos moldeando pegada al molde, y la pieza correspondiente falta en nuestro objeto moldeado.
Esto tiene mucho que ver con la adhesión, de la que existen muchos mecanismos diferentes que son aplicables a diferentes materiales y situaciones. Con las dimensiones cada vez más reducidas de los dispositivos impresos, los efectos superficiales y el contacto atómico entre diferentes materiales se convierten en consideraciones importantes.
Algunos de los mecanismos que ayudan a explicar el comportamiento de los materiales en las interfaces incluyen:
Mecánico: el Material A llena las grietas o poros de la superficie del Material B y se endurece en su lugar. Esta es la razón por la que grabar una superficie mejora la adherencia. Piense en el molde PDMS que ha sido 'patronado' con millones de características nano/micro; se parece mucho al grabado, ¿no es así?
Químico: cuando los dos materiales que se unen reaccionan químicamente y las moléculas de los materiales adyacentes intercambian (enlace iónico) o comparten (enlace covalente) electrones. Los cebadores y los tratamientos con plasma tienen que ver con la creación de sitios atómicos para este propósito.
Dispersivo, electrostático y difusivo: cuando dos materiales se mantienen unidos respectivamente por van der Waals, la carga eléctrica y la penetración de moléculas de cadena larga que unen el 'enlace'.
Formación de hilos, microestructuras (como relaciones de aspecto elevadas de las características moldeadas), histéresis, humectabilidad, adsorción y adhesión lateral. . . sean lo que sean estas cosas.
¿Qué hay de las razones por las que las cosas no se pegan juntas: contaminación de la superficie, impurezas, diferencias en el CTE, relativo diferencias entre materiales en las propiedades enumeradas anteriormente.
¡Sí!
Es solo a nivel molecular que aparecen las fuerzas gobernantes responsables del comportamiento de los materiales en las interfaces. Las fuerzas que controlan estos comportamientos son minúsculas y provocan cambios que nos resultan paradójicos. Así que lo diré de nuevo -
Nada en el mundo ordinario informa nuestra intuición sobre cómo se comportarán los materiales en las interfaces moleculares.
