表面パターン化のための銅のメニスカスで構成された電気堆積および電気拡張中の動的電解質拡散

メニスカスで構成された電気堆積とエレクトロードソリューションは、制御された表面パターンと3D微細構造を生成するための容易なマスクレスアプローチです。これらのプロセスでは、メニスカスに閉じ込められた固液界面領域は、電気堆積または電気溶解が発生するゾーンを決定します。この作業では、メニスカスで構成された液滴システムにおける電気堆積または電気拡張のプロセスが、メニスカスの動的な拡散につながり、それによりメニスカスによって閉じ込められた固形液体界面領域を変えることができることを示します。我々の結果は、湿潤ダイナミクスは、液滴の下にある適用された電圧と界面のタイプに依存することを示しています。特に、均一な固体界面または不均一な固形液体および液体蒸気界面を持つ超疎水性表面を備えた滑らかな表面。エレクトロ拡張プロセスと電気堆積プロセスの両方が、均一な界面を持つ滑らかな表面の場合に液滴広がりを誘発することがわかっています。ただし、液滴の下に不均一な界面を備えた超疎水性表面は、電気溶解中に非線形拡散を生成し、電気堆積中に抑制を拡大しました。観察された挙動をもたらす根本的なメカニズムが説明されています。動的な液滴の広がりは、形成されたパターンの寸法を変更する可能性があるため、メニスカスに構成された電気化学マイクロマシンにとって非常に重要です。調査結果は、電気化学反応によって誘発される拡散挙動と湿潤遷移に関する根本的な洞察も提供します。

Meniscus-confined electrodeposition and electrodissolution are a facile maskless approach to generate controlled surface patterns and 3D microstructures. In these processes, the solid-liquid interfacial area confined by the meniscus dictates the zone on which the electrodeposition or the electrodissolution occurs. In this work, we show that the process of electrodeposition or electrodissolution in a meniscus-confined droplet system can lead to dynamic spreading of the meniscus, thereby changing the solid-liquid interfacial area confined by the meniscus. Our results show that the wetting dynamics depends on the applied voltage and the type of interface underneath the droplet, specifically a smooth surface with a homogeneous solid-liquid interface or a superhydrophobic surface with a heterogeneous solid-liquid and liquid-vapor interface. It is found that both electrodissolution and electrodeposition processes induced droplet spreading in the case of a smooth surface with a homogeneous interface. However, a superhydrophobic surface with a heterogeneous interface under the droplet produced nonlinear spreading during electrodissolution and spreading inhibition during electrodeposition. The underlying mechanisms resulting in the observed behavior have been explicated. The dynamic droplet spreading could modify the dimensions of the patterns formed and hence is of immense importance to the meniscus-confined electrochemical micromachining. The findings also provide fundamental insights into the spreading behavior and wetting transitions induced by electrochemical reactions.