Исследование функциональных характеристик композиционных материалов антифрикционного назначения на основе полиамида

Материалы XIV Междунар. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Гомель, 24–25 апр. 2014 г

Novel Microfluidic Devices Based on a Thermally Responsive PDMS Composite

The field of micro total analysis systems (μTAS) aims at developments toward miniaturized and fully integrated lab-on-a-chip systems for applications, such as drug screening, drug delivery, cellular assays, protein analysis, genomic analysis and handheld point-of-care diagnostics. Such systems offer to dramatically reduce liquid sample and reagent quantities, increase sensitivity as well as speed of analysis and facilitate portable systems via the integration of components such as pumps, valves, mixers, separation units, reactors and detectors. Precise microfluidic control for such systems has long been considered one of the most difficult technical barriers due to integration of on-chip fluidic handling components and complicated off-chip liquid control as well as fluidic interconnections. Actuation principles and materials with the advantages of low cost, easy fabrication, easy integration, high reliability, and compact size are required to promote the development of such systems. Within this thesis, liquid displacement in microfluidic applications, by means of expandable microspheres, is presented as an innovative approach addressing some of the previously mentioned issues. Furthermore, these expandable microspheres are embedded into a PDMS matrix, which composes a novel thermally responsive silicone elastomer composite actuator for liquid handling. Due to the merits of PDMS and expandable microspheres, the composite actuator's main characteristic to expand irreversibly upon generated heat makes it possible to locally alter its surface topography. The composite actuator concept, along with a novel adhesive PDMS bonding technique, is used to design and fabricate liquid handling components such as pumps and valves, which operate at work-ranges from nanoliters to microliters. The integration of several such microfluidic components promotes the development of disposable lab-on-a-chip platforms for precise sample volume control addressing, e.g. active dosing, transportation, merging and mixing of nanoliter liquid volumes. Moreover, microfluidic pumps based on the composite actuator have been incorporated with sharp and hollow microneedles to realize a microneedle-based transdermal patch which exhibits on-board liquid storage and active dispensing functionality. Such a system represents a first step toward painless, minimally invasive and transdermal administration of macromolecular drugs such as insulin or vaccines. The presented on-chip liquid handling concept does not require external actuators for pumping and valving, uses low-cost materials and wafer-level processes only, is highly integrable and potentially enables controlled and cost-effective transdermal microfluidic applications, as well as large-scale integrated fluidic networks for point-of care diagnostics, disposable biochips or lab-on-a-chip applications. This thesis discusses several design concepts for a large variety of microfluidic components, which are promoted by the use of the novel composite actuator. Results on the successful fabrication and evaluation of prototype devices are reported herein along with comprehensive process parameters on a novel full-wafer adhesive bonding technique for the fabrication of PDMS based microfluidic devices.QC 2010081

Liquid Aspiration and Dispensing Based on an Expanding PDMS Composite

In this paper, we present the development of active liquid aspiration and dispensing units designed for vertical, as well as lateral, liquid aspiration. The devices are based on a single-use thermally expanding polydimethylsiloxane (PDMS) composite, which allows altering its surface topography by means of individually addressable integrated heaters. Devices are designed in order to create an enclosed cavity in the system, due to locally expanding the initially unstructured composite. This enables negative volume displacement and leads to the event of liquid aspiration. To enable this device functionality, two different techniques of selectively creating permanent PDMS bonds have been developed. One approach utilizes the plasma-assisted PDMS bonding technique, together with a patterned antistiction layer to form reversibly, as well as irreversibly, bonded regions. Another approach utilizes microcontact printing of PDMS curing agent, which serves as a patterned intermediate layer for adhesive bonding. Fabricated prototype devices successfully demonstrated the aspiration and release of liquid volumes ranging from 28 to 815 nL. The devices are entirely fabricated from low-cost materials, using wafer-level processes only and do not require external means for liquid actuation.QC 20100817</p

Sverige i halvledarvärlden – analys och förslag till strategi

Den brist på halvledare som industrin upplevt under 2021 har satt den annars tämligen anonyma halvledarindustrin i rampljuset såväl i Sverige som i Europa, USA och globalt. Hur länge denna brist kommer att bestå är en viktig fråga för industrin, som dock är svår att svara på. Enligt internationella analytiker kommer industrin att uppleva halvledarbrist fram till sommaren 2022 och eventuellt in på nästa höst eller eventuellt längre, varefter det föreligger en risk för överproduktion då lager förmodligen byggts upp bland avnämare. Erfarenheterna från tidigare halvledarbrister är att de så småningom övergår i överskott. Men den nuvarande bristen kan sannolikt kräva längre tid för detta än tidigare brister. Främsta skälet är att de halvledarfabriker som för närvarande är under uppbyggnad för att råda bot på bristen lider av samma överhettade försörjningskedjor som övrig industri, med förseningar av allt från vitala utrustningar till förbrukningsmateriel, och att det därför troligen kommer att ta längre tid än planerat att få dem i drift. Detta kan i värsta fall innebära att det rentav kan ta ett eller flera år längre tid än analytikerna förutspått innan försörjningsläget är normalt. Sverige är en del av det globala halvledarekosystemet – ett komplext ekosystem som kännetecknas av hög grad av arbetsfördelning, hög kapitalintensitet, hög kunskapsintensitet, långa produktionstider, stark internationalisering och starka inlåsningseffekter. Sverige interagerar med detta globala ekosystem på två sätt - som leverantör av produkter och tjänster i ett antal nischer där vi uppvisar global spetskompetens samt som avnämare av halvledarprodukter för industriella behov. Båda dessa sidor behöver stärkas för att a) våra SMF och stora företag ska kunna få tillgång till de halvledare och system byggda på halvledare som krävs för den produktion av produkter och tjänster som bidrar till Sveriges välstånd, b) svenska industriföretag ska kunna säkra tillgång till den kompetens och de tjänster som krävs då industrins produkter innehåller allt större mängd halvledare, och c) för att maximera möjligheterna för svenska halvledar- och elektronikinnovationer att hävda sig på världsmarknaden, och på så sätt bidra till landets välstånd. Det övergripande målet för Sverige bör vara att använda vår nationella styrka inom innovation som hävstång, och fokusera de starka specialiserade kompetenserna som finns här i landet, jämte långsiktiga investeringar i forskning inom halvledarteknik, systemdesign och halvledarmaterial, i syfte att med samlad kraft nå följande strategiska mål: 1) Etablera Sverige som ett halvledarinnovationsland genom att stärka vårt innovationssystem för halvledare och halvledarmaterial. 2) Få utväxling på de svenska investeringarna i forsknings- och innovationsinfrastruktur för design och produktion av halvledare. 3) Säkra och vidmakthåll en roll för Sverige i halvledarindustrin, inte minst genom svensk representation i de organ och församlingar som beslutar om framtida europeiska investeringar. För att nå dessa mål krävs stark samverkan mellan industri, akademi, institut och offentlig sektor, och långsiktiga såväl publika som privata investeringar i utbildning, forskningsinfrastruktur, test- och demonstrationsanläggningar och i startup- och scaleup-bolag. RISE åsikt är att Sverige därtill bör ta aktiv del i EU-initiativ som den europeiska halvledaralliansen (Alliance on Processor and Semiconductor Technologies) och European Chips Act. Påpekas bör att dessa mål är långsiktiga och kräver kontinuerligt arbete och finansiering under många år framöver. De löser inte industrins kortsiktiga behov av halvledare, och det kommer att ta tid att säkra industrins behov av halvledarkompetens. Med en väl genomförd strategi skulle dock dessa behov i högre grad kunna tillgodoses samtidigt som vårt lands bidrag till det globala halvledarekosystemet skulle växa kraftigt, till fromma för vårt gemensamma välstånd

Sverige i halvledarvärlden – analys och förslag till strategi

Den brist på halvledare som industrin upplevt under 2021 har satt den annars tämligen anonyma halvledarindustrin i rampljuset såväl i Sverige som i Europa, USA och globalt. Hur länge denna brist kommer att bestå är en viktig fråga för industrin, som dock är svår att svara på. Enligt internationella analytiker kommer industrin att uppleva halvledarbrist fram till sommaren 2022 och eventuellt in på nästa höst eller eventuellt längre, varefter det föreligger en risk för överproduktion då lager förmodligen byggts upp bland avnämare. Erfarenheterna från tidigare halvledarbrister är att de så småningom övergår i överskott. Men den nuvarande bristen kan sannolikt kräva längre tid för detta än tidigare brister. Främsta skälet är att de halvledarfabriker som för närvarande är under uppbyggnad för att råda bot på bristen lider av samma överhettade försörjningskedjor som övrig industri, med förseningar av allt från vitala utrustningar till förbrukningsmateriel, och att det därför troligen kommer att ta längre tid än planerat att få dem i drift. Detta kan i värsta fall innebära att det rentav kan ta ett eller flera år längre tid än analytikerna förutspått innan försörjningsläget är normalt. Sverige är en del av det globala halvledarekosystemet – ett komplext ekosystem som kännetecknas av hög grad av arbetsfördelning, hög kapitalintensitet, hög kunskapsintensitet, långa produktionstider, stark internationalisering och starka inlåsningseffekter. Sverige interagerar med detta globala ekosystem på två sätt - som leverantör av produkter och tjänster i ett antal nischer där vi uppvisar global spetskompetens samt som avnämare av halvledarprodukter för industriella behov. Båda dessa sidor behöver stärkas för att a) våra SMF och stora företag ska kunna få tillgång till de halvledare och system byggda på halvledare som krävs för den produktion av produkter och tjänster som bidrar till Sveriges välstånd, b) svenska industriföretag ska kunna säkra tillgång till den kompetens och de tjänster som krävs då industrins produkter innehåller allt större mängd halvledare, och c) för att maximera möjligheterna för svenska halvledar- och elektronikinnovationer att hävda sig på världsmarknaden, och på så sätt bidra till landets välstånd. Det övergripande målet för Sverige bör vara att använda vår nationella styrka inom innovation som hävstång, och fokusera de starka specialiserade kompetenserna som finns här i landet, jämte långsiktiga investeringar i forskning inom halvledarteknik, systemdesign och halvledarmaterial, i syfte att med samlad kraft nå följande strategiska mål: 1) Etablera Sverige som ett halvledarinnovationsland genom att stärka vårt innovationssystem för halvledare och halvledarmaterial. 2) Få utväxling på de svenska investeringarna i forsknings- och innovationsinfrastruktur för design och produktion av halvledare. 3) Säkra och vidmakthåll en roll för Sverige i halvledarindustrin, inte minst genom svensk representation i de organ och församlingar som beslutar om framtida europeiska investeringar. För att nå dessa mål krävs stark samverkan mellan industri, akademi, institut och offentlig sektor, och långsiktiga såväl publika som privata investeringar i utbildning, forskningsinfrastruktur, test- och demonstrationsanläggningar och i startup- och scaleup-bolag. RISE åsikt är att Sverige därtill bör ta aktiv del i EU-initiativ som den europeiska halvledaralliansen (Alliance on Processor and Semiconductor Technologies) och European Chips Act. Påpekas bör att dessa mål är långsiktiga och kräver kontinuerligt arbete och finansiering under många år framöver. De löser inte industrins kortsiktiga behov av halvledare, och det kommer att ta tid att säkra industrins behov av halvledarkompetens. Med en väl genomförd strategi skulle dock dessa behov i högre grad kunna tillgodoses samtidigt som vårt lands bidrag till det globala halvledarekosystemet skulle växa kraftigt, till fromma för vårt gemensamma välstånd

LOW COST DEVICE FOR PRECISE MICROLITER RANGE LIQUID DISPENSIN

In this work we present the fabrication and testing of a thermally actuated one-shot liquid dispenser, which actuation is based on highly expandable microspheres. We show an uncomplicated, fully functional, low cost device for use in medical disposables, e.g. transdermal systems based on microneedles. All device components are made out of low cost materials and fabrication processes have the potential for high volume batch manufacturing. The device utilizes the properties of the expandable microspheres to form a heat insulating layer to the delivered liquid. Moreover, it does not require any feed-back or complicated flow metering. The device was successfully tested showing a mean dispensed liquid of 101 mul with a relative standard deviation of 3.2% and with a maximum temperature of 59 degreesC in the liquid during actuation. No back-flow was observed for the device.QC 20101005 QC 20111123</p

LOW COST DEVICE FOR PRECISE MICROLITER RANGE LIQUID DISPENSIN

In this work we present the fabrication and testing of a thermally actuated one-shot liquid dispenser, which actuation is based on highly expandable microspheres. We show an uncomplicated, fully functional, low cost device for use in medical disposables, e.g. transdermal systems based on microneedles. All device components are made out of low cost materials and fabrication processes have the potential for high volume batch manufacturing. The device utilizes the properties of the expandable microspheres to form a heat insulating layer to the delivered liquid. Moreover, it does not require any feed-back or complicated flow metering. The device was successfully tested showing a mean dispensed liquid of 101 mul with a relative standard deviation of 3.2% and with a maximum temperature of 59 degreesC in the liquid during actuation. No back-flow was observed for the device.QC 20101005 QC 20111123</p

A Compact, Low-cost Microliter-range Liquid Dispenser based on Expandable Microspheres

This work presents a new low-cost liquid dispenser for the dispensing of microliters to milliliter volumes. The dispensing mechanism is based on a thermal actuator where highly expandable microspheres expand into a liquid reservoir consequently displacing any stored liquid. All device components are made out of low-cost materials and the fabrication process has the potential for high volume batch manufacturing. The device utilizes the property of the expandable microspheres to form a heat insulating layer between the heat source and the delivered liquid. Moreover, it does not require any feed back or complicated flow metering. The device was successfully tested showing a mean dispensed volume of 101 mu 1 with a standard deviation of 3.2% and with a maximum temperature of 59 degrees C in the liquid during actuation. It was shown that the dispenser is strong enough to deliver against counter pressures as high as 75 kPa. The device can also function as a low flow rate dispenser as demonstrated in a microfluidic dye laser application. The flow rate can be controlled between 1 mu 1 h(-1) and 2400 mu 1 h(-1) by adjusting the actuation power.QC 20100623</p

Toward 17µm pitch heterogeneously integrated Si/SiGe quantum well bolometer focal plane arrays

Most of today's commercial solutions for un-cooled IR imaging sensors are based on resistive bolometers using either Vanadium oxide (VOx) or amorphous Silicon (a-Si) as the thermistor material. Despite the long history for both concepts, market penetration outside high-end applications is still limited. By allowing actors in adjacent fields, such as those from the MEMS industry, to enter the market, this situation could change. This requires, however, that technologies fitting their tools and processes are developed. Heterogeneous integration of Si/SiGe quantum well bolometers on standard CMOS read out circuits is one approach that could easily be adopted by the MEMS industry. Due to its mono crystalline nature, the Si/SiGe thermistor material has excellent noise properties that result in a state-ofthe- art signal-to-noise ratio. The material is also stable at temperatures well above 450°C which offers great flexibility for both sensor integration and novel vacuum packaging concepts. We have previously reported on heterogeneous integration of Si/SiGe quantum well bolometers with pitches of 40μm x 40μm and 25μm x 25μm. The technology scales well to smaller pixel pitches and in this paper, we will report on our work on developing heterogeneous integration for Si/SiGe QW bolometers with a pixel pitch of 17μm x 17μm.QC 2012011

The improvement of young people’s learning skills in the context of life long learning

Bakalaura darba aktualitāti pamato šodienas situācija, kad izjūtam nepieciešamību visu dzīvi mācīties, pilnveidoties un pielāgoties mūsdienu sabiedrībai, attīstot savas mācīšanās prasmes nepārtraukti mainīgajā pasaulē. Lai sasniegtu pētījuma mērķi, nosaukt un apzināt jauniešu mācīšanās prasmes un to pielietošanu mūžizglītības realizācijā, tika veikts teorētisks un empīrisks pētījums, kurā piedalījās 44 respondenti. Bakalaura darbs veidots pamatojoties uz jaunāko literatūru, izmantoti 35 avoti, un sniedz plašu ieskatu jauniešu mācīšanās prasmju un mūžizglītības realizācijas nozīmībā. Darba autore uzskata, ka mācīšanās prasmju attīstībai ir būtiska nozīme mūžizglītības realizācijā, katram no sabiedrības locekļiem, lai spētu pilnvērtīgi iekļauties sabiedrības procesos. Pētījuma rezultātā tika atklāta mācīšanās prasmju nepietiekama attīstība un skolas vājā iespēja nodrošinot to. Bakalaura darbs sastāv no 5 nodaļām, 4 apakšnodaļām, nobeiguma, literatūras saraksta un 3 pielikumiem. Atslēgas vārdi: mācīšanās prasmes, mācību stratēģija, mūžizglītība, pilnveidošana, attīstība.The actuality of bachelor`s work is based on todays situation, when all of us need to study all life, improve themselfs and get used to our sociaty by developing learning skills in this everyday changing world. To reach the target of bachelor work, to recognize learning skills and its using in life-long leraning realization, there were a theoretical and practical research where 44 respondents took a part. Bachelor work was based on the theoretical literature in Latvian and English, there were 35 used ways, who shows widely importance of learning skills and life-long learning. Author thinks, learning skills development has strong meaning for everybody in life – long learning process and for succesful society life. In the result of practical research its shows that learning skills are not developing well and also taht its school weakness in garanting of learning skills development. Bachelor work consists of 62 pages, introduction, 5 chapters, 4 subchapters, conclusion, list of literature and additions. Keywords: learning skills, learning strategies, life-long learning, improvement, development