聚合物微通道和微模表面抛光用于快速、低量聚二甲基硅氧烷和热塑性微流控器件的制造。

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:41
文章英文标题
Polymer Microchannel and Micromold Surface Polishing for Rapid, Low-Quantity Polydimethylsiloxane and Thermoplastic Microfluidic Device Fabrication.
正文
聚合物基微模压已被提出作为微流控芯片制造用SU-8微模压的替代方案。然而,铣痕等表面缺陷可能导致微通道和微模具粗糙,限制了微流控器件的性能。因此,我们采用化学和机械方法对聚合物微通道和微模具进行抛光。此外,我们还从去除聚合物微通道和微模具表面的加工(铣削)痕迹方面评价了它们的性能。对于化学抛光,我们使用溶剂蒸发来抛光样品表面。对于机械抛光,采用带有磨料的羊毛毡抛光钻头对试样表面进行抛光。化学抛光6 min后,表面粗糙度由0.38μm (铣削后0 min )降低到0.13μm。机械抛光使表面粗糙度从0.38降低到0.165μm (最佳压制长度:0.3 mm )。由于抛光引起磨损,我们对抛光后试样几何损失进行了评价。机械抛光和化学抛光微模具的最佳微模具畸变率分别为1.01 % ±0.76 %和1.10 % ±0.80 %。与化学抛光相比,机械抛光由于采用计算机数控( CNC )磨床进行局部抛光,可以更好地保持几何完整性。利用这些优化参数的表面抛光方法,可以快速生产聚合物微模具和微通道,用于聚二甲基硅氧烷( PDMS )的铸造和热塑性热压印。此外,本文还演示了低量( 15倍)聚合物微通道复制。
文章内容(英文)
Polymer-based micromolding has been proposed as an alternative to SU-8 micromolding for microfluidic chip fabrication. However, surface defects such as milling marks may result in rough microchannels and micromolds, limiting microfluidic device performance. Therefore, we use chemical and mechanical methods for polishing polymer microchannels and micromolds. In addition, we evaluated their performance in terms of removing the machining (milling) marks on polymer microchannel and micromold surfaces. For chemical polishing, we use solvent evaporation to polish the sample surfaces. For mechanical polishing, wool felt polishing bits with an abrasive agent were employed to polish the sample surfaces. Chemical polishing reduced surface roughness from 0.38 μm (0 min, after milling) to 0.13 μm after 6 min of evaporation time. Mechanical polishing reduced surface roughness from 0.38 to 0.165 μm (optimal pressing length: 0.3 mm). As polishing causes abrasion, we evaluated sample geometry loss after polishing. Mechanically and chemically polished micromolds had optimal micromold distortion percentages of 1.01% ± 0.76% and 1.10% ± 0.80%, respectively. Compared to chemical polishing, mechanical polishing could better maintain the geometric integrity since it is locally polished by computer numerical control (CNC) miller. Using these surface polishing methods with optimized parameters, polymer micromolds and microchannels can be rapidly produced for polydimethylsiloxane (PDMS) casting and thermoplastic hot embossing. In addition, low-quantity (15 times) polymer microchannel replication is demonstrated in this paper.
来源出处
Journal|[J]PolymersVolume 12, Issue 11. 2020.
DOI
https://doi.org/10.3390/polym12112574

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