质子束写入成型技术制备高透过率微孔膜

ty10086 提交于 周四, 08/26/2021 - 13:20
文章英文标题
Fabrication of high-transmission microporous membranes by proton beam writing-based molding technique
正文
摘要 多孔膜广泛应用于细胞器分选、渗透细胞生长基质、等离子体过滤等微纳米流体领域。由于薄膜基材的机械稳定性差,传统的硅制备方法不适用于微孔膜。其他的离子轨道刻蚀技术仅限于制备孔径不均匀的随机分布、随机取向的孔隙。 本课题采用旋铸和软光刻相结合的方法,利用质子束流( PBW )技术制备了高透过率微孔膜。该方法利用聚焦2 MeV质子,在硅片上涂复SU-8层,由少µm大小的六边形高密度柱组成的光刻图形。开发完成后,采用聚对二甲苯( Parylene ) -C缓释剂薄膜和聚二甲基硅氧烷( PDMS )旋涂的方法对柱体进行均匀涂复。为了便于拆模,开发了一种基于激光切割密封圈的特殊工艺。该方法成功地实现了20μm厚PDMS膜从模具中分离出高密度微孔,无破裂和损伤。
文章内容(英文)
Abstract(#br)Porous membranes are widely used as filters in a broad range of micro and nanofluidic applications, e.g. organelle sorters, permeable cell growth substrates, and plasma filtration. Conventional silicon fabrication approaches are not suitable for microporous membranes due to the low mechanical stability of thin film substrates. Other techniques like ion track etching are limited to the production of randomly distributed and randomly orientated pores with non-uniform pore sizes.(#br)In this project, we developed a procedure for fabricating high-transmission microporous membranes by proton beam writing (PBW) with a combination of spin-casting and soft lithography. In this approach, focused 2\u003cce:hsp sp=\"0.25\"/\u003eMeV protons were used to lithographically write patterns consisting of hexagonal arrays of high-density pillars of few µm size in a SU-8 layer coated on a silicon wafer. After development, the pillars were conformably coated with a thin film of poly-para-xylylene (Parylene)-C release agent and spin-coated with polydimethylsiloxane (PDMS). To facilitate demolding, a special technique based on the use of a laser-cut sealing tape ring was developed. This method facilitated the successful delamination of 20-μm thick PDMS membrane with high-density micropores from the mold without rupture or damage.
来源出处
Journal|[J]Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and AtomsVolume 404, 2017. PP 224-227
DOI
https://doi.org/10.1016/j.nimb.2017.04.069

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