通过降低软光刻中的界面结合力来制备高深宽比聚二甲基硅氧烷微结构

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:46
文章英文标题
Fabrication of high-aspect-ratio polydimethylsiloxane microstructures by reducing the interfacial adhesion in soft lithography
正文
高深宽比聚二甲基硅氧烷( PDMS )微结构在脱模过程中与母体之间具有很强的界面结合力,因此其软光刻制备具有挑战性。本文提出了一种通过冷却降低界面结合力来制备高深宽比PDMS微结构的简单方法。研究了冷却工艺对Sylgard 184 PDMS的形貌、弹性性能和粘接性能的影响。发现PDMS表面形成皱纹,空冷过程使PDMS的杨氏模量增大。因此,与传统的烘箱冷却PDMS相比,空冷PDMS具有更低的附着力。这一结果可以用粘着参数理论来解释:PDMS表面形成的皱纹的高振幅和PDMS的高杨氏模量都增加了分离力,降低了界面的粘着力。该方法的应用是由具有不同长径比微结构的硅基底制备PDMS微通道。与烘箱冷却工艺得到的PDMS微通道相比,采用空冷工艺成功制备了深度为200μm、长径比为10的PDMS微通道。
文章内容(英文)
The soft lithographic fabrication of high-aspect-ratio polydimethylsiloxane (PDMS) microstructures is quite challenging because of the strong interfacial adhesion between them and masters during demolding. This paper presents a simple method for fabricating high-aspect-ratio PDMS microstructures by reducing the interfacial adhesion through the cooling process. The effect of cooling process on the topography, elastic property, and adhesion property of Sylgard 184 PDMS is studied. It is found that wrinkles are formed on the surface of PDMS and that the Young’s modulus of PDMS is increased by the air cooling process. Consequently, the air-cooled PDMS has lower adhesion than the traditional oven-cooled PDMS. This result could be explained by the adhesion parameter theory: both the high amplitude of the wrinkles formed on the surface of PDMS and the high Young’s modulus of PDMS increase separation forces and reduce adhesive forces in the interface. Application of this method is demonstrated by fabricating PDMS microchannels from a silicon master which has microstructures with different aspect ratios. Compared with PDMS microchannels obtained by the oven cooling process, PDMS microchannels with a depth of 200 μm and an aspect ratio of 10 are successfully fabricated by the air cooling process.
来源出处
Journal|[J]Journal of Micromechanics and MicroengineeringVolume 31, Issue 7. 2021.
DOI
https://doi.org/10.1088/1361-6439/AC00C8

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