Unión con disolvente para la fabricación de PMMA y CP dispositivos de microfluidos

Resumen

unión con disolvente es un método sencillo y versátil para la fabricación de dispositivos microfluídicos termoplásticos con enlaces de alta calidad. Se describe un protocolo para lograr enlaces fuertes, ópticamente transparentes en PMMA y dispositivos de microfluidos de la COP que preservan detalles microfeature, por una combinación juiciosa de presión, temperatura, un disolvente apropiado, y la geometría del dispositivo.

Resumen

dispositivos de microfluidos termoplásticos ofrecen muchas ventajas sobre aquellos hechos de elastómeros de silicona, pero los procedimientos de unión deben ser desarrollados para cada termoplástica de interés. unión con disolvente es un método sencillo y versátil que puede utilizarse para fabricar dispositivos a partir de una variedad de plásticos. Se añade un disolvente apropiado entre dos capas de dispositivos que han de unirse, y el calor y la presión se aplica al dispositivo para facilitar la unión. Mediante el uso de una combinación apropiada de disolvente, de plástico, el calor y la presión, el dispositivo se puede sellar con un enlace de alta calidad, que se caracteriza por tener una alta cobertura de enlace, resistencia de la unión, la claridad óptica, durabilidad en el tiempo, y baja deformación o daño a microfeature geometría. Se describe el procedimiento para los dispositivos de unión hechas de dos termoplásticos populares, poli (metil-metacrilato) (PMMA), y polímeros de ciclo-olefina (COP), así como una variedad de métodos para caracterizar la calidad de las uniones resultantes, y estrategias a troubleshoot bonos de baja calidad. Estos métodos se pueden utilizar para el desarrollo de nuevos protocolos de unión con disolvente para otros sistemas de plástico en disolventes.

Introducción

Microfluídica ha surgido en los últimos veinte años como una tecnología muy adecuada para el estudio de la química y la física en la microescala ^1, y con el crecimiento de la promesa de contribuir significativamente a la investigación en biología ^{de 2 - 4.} La mayoría de los dispositivos de microfluidos históricamente se han hecho a partir de poli (dimetilsiloxano) (PDMS), un elastómero de silicona que es fácil de usar, de bajo costo, y ofrece la replicación característica de alta calidad ^5. Sin embargo, ha PDMS deficiencias bien documentado y es incompatible con la fabricación de alto volume....

Protocolo

Nótese que todos los pasos que se describen a continuación se han desarrollado y realizado en un entorno no-sala limpia. Los pasos unión con disolvente sin duda se pueden realizar en una sala limpia, si está disponible, pero esto no es necesario.

1. Preparación de termoplástico microfluidos de capas de Dispositivos

1. Diseño y fabricar capas de dispositivos de microfluidos del termoplástico de elección, utilizando un método de fabricación adecuado (por ejemplo, microfresa ^15, gofrado ^{16 - 18,} moldeo por inyección).
2. Una inspección visual de las capas de dispositivos par....

Resultados

Un esquema del procedimiento general unión con disolvente se muestra en la Figura 1. La forma más fácil de evaluar la calidad de la unión es inspeccionar visualmente la cobertura de bonos, ya que la escasa cobertura de enlace es fácilmente visible como regiones de plástico no unido, y es indicativo de unión débil. Tales regiones son típicamente cerca de los bordes libres (por ejemplo, la periferia de dispositivo, o cerca de los puertos abiertos o microcanales), .......

Discusión

La viabilidad de las estrategias potenciales de unión depende del equipo disponible. Mientras fogones son relativamente comunes y pesas se puede comprar barato, las estrategias de alta presión se requiere el uso de una prensa calentada. Por ejemplo, nuestra receta óptima unión PMMA requiere alta presión para unir con etanol (ver Tabla 1), y la presión requerida no es alcanzable para los tamaños de los dispositivos típicos utilizando pesas libres. Por lo tanto, si solamente una placa de cocción y los pes.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
COP	Zeonor	604Z1020R080	20 kg COP Pellets - 1020R. Se pueden utilizar varios proveedores, pero pueden afectar las características de unión.
PMMA	McMaster Carr	8560K173	Espesor de chapa de 1,5 mm para nuestras aplicaciones típicas. Se pueden utilizar varios proveedores, pero pueden afectar a las características de unión.
Ciclohexano	Sigma-Aldrich	227048	Ciclohexano, anhidro, 99,5%. Se pueden utilizar varios proveedores. Tóxico, requiere humeante.
Etanol	Sigma-Aldrich	24102	Etanol, absoluto, ≥ 99,8% (GC). Se pueden utilizar varios proveedores.
Acetona	Sigma-Aldrich	179124	Acetona, reactivo ACS, ≥ 99.5%. Se pueden utilizar varios proveedores.
2-Propanol	Sigma-Aldrich	278475	2-Propanol, anhidro, 99,5%. Se pueden utilizar varios proveedores.
Placa(s)	Torrey Pines Scientific	HP60	Placa calefactora digital totalmente programable. Se pueden utilizar varios proveedores.
Peso libre	Cap Barbell	RPG#2	Placa estándar de hierro fundido. Se pueden utilizar múltiples proveedores y diferentes pesos.
Prensa calefactorizada	Carver	Auto Prensa	hidráulica calefactorizada de la serie CH Auto. Se pueden utilizar varios proveedores. Una prensa que cabe en una campana extractora permitiría la mayor flexibilidad (este modelo no lo hace).
Fresadora CNC	Tormach	PCNC 770	Fresadora CNC de 3 ejes. Se pueden utilizar varios proveedores.
Fresas	Varios	Varios	Los tamaños requeridos dependen de los diseños. Se pueden utilizar varios proveedores.