Surface instabilities and wave propagation in predictive 3D patterning in soft matter

Sala 1.3.14, FCUL, Lisboa

João Cabral
Imperial College London, UK

 

Patterning of soft matter provides exceptional routes for the generation of micro/nanostructured and functional surfaces. We describe the propagation of planar wavefronts of network formation emanating from an illuminated surface during photopolymerisation and report a 3D patterning approach based on coupling planar growth with precisely controlled, yet spontaneous, interfacial instabilities. Photopolymerisation is a complex spatio-temporal process that may lead to well-defined fronts, both stable and unstable. We investigate this light-driven frontal photopolymerisation (FPP) process with a combination of experiments, analytical and numerical modelling. Frontal growth of a series of multifunctional polymers is quantified and described with a ‘minimal’ coarse-grained model, in terms an order parameter Φ(x,t) characterising the extent of monomer-to-polymer conversion. The non-trivial aspects of FPP derive from the coupling of optical attenuation coefficient μ(x,t) and the growing non-uniform network h(x,t). The effect of temperature and nanoparticle fillers (silica, titania, and carbon nanotubes) is elucidated and agrees remarkably with model predictions. Using these results, FPP is demonstrated as a photolithographic3D fabrication process.

References:
[1] A. Vitale, M.G. Hennessy, O.K. Matar, and J. T. Cabral, “A unified approach for patterning via frontal photopolymerization”, Adv. Mater. 27, 6118–6124 (2015)
[2] M.G. Hennessy, A. Vitale, J. T. Cabral and O.K. Matar, "Role of heat generation during frontal photopolymerization" Phys. Rev. E 92, 022403 (2015)
[3] M.G. Hennessy, A. Vitale, O.K. Matar, and J. T. Cabral, "Controlling frontal photopolymerization with optical attenuation and mass diffusion" Phys. Rev. E 91, 062402 (2015)
[4] A. Vitale, M.G. Hennessy, O.K. Matar, and J. T. Cabral, "Interfacial profile and propagation of frontal photopolymerization waves" Macromolecules 48, 198-205 (2015)
[5] M. Mania, O. K. Matar, and J. T. Cabral, "Frontal vitrification of PDMS using air plasma and consequences for surface wrinkling", Soft Matter 11, 3067-3075 (2015)

11h15
CFTC - Centro de Física Teórica e Computacional
Composição de imagens relativas à área das ciências forenses

O curso visa dotar os formandos com os conhecimento necessários à integração de equipas profissionais multidisciplinares nas áreas Médico-Legais e Forenses, em Laboratórios ou Serviços Médico-Legais e Forenses - candidaturas até 27 de julho.

Três investigadores num laboratório

O curso visa capacitar profissionais para aplicar os princípios da economia circular em ambientes laboratoriais industriais, promovendo práticas sustentáveis e eficientes - candidaturas até 17 de setembro.

Logótipo do evento

Physics Day é um evento promovido pelo Departamento de Física da Faculdade de Ciências da ULisboa, com um duplo objetivo: valorizar a diversidade e excelência da formação dos doutorados e promover um espaço de diálogo direto entre empresas e estudantes.

Cientista a trabalhar com tubos de ensaio

Os participantes neste curso irão adquirir os conhecimentos essenciais à integração de equipas profissionais multidisciplinares na área das Análises Clínicas/Patologia Clínica, em laboratórios privados, públicos, hospitalares ou do Estado - candidaturas até 27 de julho.

Saída de campo (Geologia)

O curso, com candidaturas até 20 de julho, convida os professores do Ensino Básico e Secundário a explorar a Geologia a partir das rochas que afloram nas imediações da sua escola.

Gotas de água

O curso visa capacitar os formandos para a aplicação dos índices de qualidade ecológica utilizados na avaliação da qualidade ambiental em sistemas de transição, no âmbito da Diretiva Quadro da Água (DQA) - candidaturas até 31 de agosto.

Composição de três imagens relativas à área da deteção remota

2.ª edição do curso, com candidaturas até 18 de outubro.

A conferência visa reunir os principais especialistas no domínio da Imagiologia Médica por Micro-ondas (MMWI) e incluirá palestras, apresentações e pósteres de resumos revistos por pares e artigos de conferências, bem como workshops em áreas satélite de investigação com interesse para a investigação em MMWI.

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