Bonding solvente para Fabricação de PMMA e COP microfluídicos

Resumo

colagem solvente é um método simples e versátil para a fabricação de dispositivos microfluídicos termoplásticos com títulos de alta qualidade. Nós descrevemos um protocolo para alcançar laços fortes, opticamente transparentes em PMMA e dispositivos microfluídicos COP que preservam detalhes microfeature, por uma combinação judiciosa de pressão, temperatura, num solvente apropriado, e da geometria do dispositivo.

Resumo

microcanais termoplásticos oferecem muitas vantagens sobre aqueles feitos a partir de elastómeros de silicone, mas os procedimentos de ligação deve ser desenvolvida para cada um termoplástico de interesse. ligação por solvente é um método simples e versátil, que pode ser utilizado para fabricar os dispositivos a partir de uma variedade de plásticos. Um solvente apropriado é adicionado entre as duas camadas do dispositivo a ser ligado, e o calor e a pressão são aplicadas ao dispositivo, para facilitar a ligação. Através da utilização de uma combinação apropriada de solvente, de plástico, de calor e pressão, o dispositivo pode ser selado com uma ligação de alta qualidade, caracterizado por ter uma alta cobertura de ligação, força de ligação, claridade óptica, durabilidade ao longo do tempo, e baixa deformação ou danos para microfeature geometria. Descreve-se o procedimento para os dispositivos de ligação fabricados a partir de materiais termoplásticos conhecidos, poli (metil-metacrilato) (PMMA), e polímeros de ciclo-olefina (COP), bem como uma variedade de métodos para caracterizar a qualidade das ligações resultantes, e estratégias para troubleshoot títulos de baixa qualidade. Estes métodos podem ser utilizados para desenvolver novos protocolos de ligação por solvente para outros sistemas de plástico de solvente.

Introdução

Microfluídica tem emergido nos últimos vinte anos como uma tecnologia adequada para estudar química e física em microescala ^1, e com a promessa de crescimento para contribuir significativamente para a biologia da pesquisa ^2-4. A maioria dos dispositivos de microfluidos foram historicamente feita a partir de poli (dimetilsiloxano) (PDMS), um elastómero de silicone que é fácil de usar, de baixo custo, e oferece a replicação característica de alta qualidade ^5. No entanto, o PDMS tem deficiências bem documentado e é incompatível com a fabricação de alto volume processa ^6,7, e, como tal, tem havido uma tend....

Protocolo

Note-se que todos os passos descritos abaixo, foram desenvolvidos e realizados num ambiente não-salas limpas. Os passos de ligação de solventes pode certamente ser realizada de uma sala limpa, se disponível, mas isso não é necessário.

1. Preparação de camadas do dispositivo termoplástico microfluídicos

1. Concepção e fabrico de camadas Dispositivo de microfluidos da termoplástico de escolha, utilizando um método de fabricação adequado (por exemplo, microfresagem ^15, gravação em relevo ^16-18, moldagem por injecção).
2. Inspecione visualmente camadas de dispositivos para ga....

Resultados

Um diagrama esquemático do processo de colagem por solvente geral é mostrada na Figura 1. A maneira mais fácil de avaliar a qualidade do vínculo é inspecionar visualmente a cobertura de obrigações, uma vez que a cobertura pobre ligação é facilmente visível como regiões de plástico unbonded, e é indicativo de vínculo fraco. Essas regiões são tipicamente bordas livres perto (por exemplo, periferia do dispositivo, ou próximo portas abertas ou microcanais), e também.......

Discussão

A viabilidade das estratégias de ligação potenciais depende de equipamentos disponíveis. Enquanto placas são relativamente comuns e pesos livres podem ser comprados a baixo custo, as estratégias de alta pressão vai requerer o uso de uma prensa aquecida. Por exemplo, a ligação óptima receita PMMA requer alta pressão para ligar-se com etanol (ver Tabela 1), e a pressão necessária não é atingível para os tamanhos dos dispositivos típicos usando pesos livres. Assim, mesmo que apenas uma placa de aquecimento.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
COP	Zeonor	604Z1020R080	20 kg COP Pellets - 1020R. Vários fornecedores podem ser usados, mas podem afetar as características de colagem.
PMMA	McMaster Carr	8560K173	Espessura da chapa de 1,5 mm para nossas aplicações típicas. Vários fornecedores podem ser usados, mas podem afetar as características de ligação.
Ciclohexano	Sigma-Aldrich	227048	Ciclohexano, anidro, 99,5%. Vários fornecedores podem ser usados. Tóxico, requer exaustor.
Etanol	Sigma-Aldrich	24102	Etanol, absoluto, ≥ 99,8% (GC). Vários fornecedores podem ser usados.
Acetona	Sigma-Aldrich	179124	Acetona, reagente ACS, ≥ 99.5%. Vários fornecedores podem ser usados.
2-Propanol	Sigma-Aldrich	278475	2-Propanol anidro, 99,5%. Vários fornecedores podem ser usados.
Placa de aquecimentoTorrey	Pines Scientific	HP60	Placa de aquecimento digital totalmente programável. Vários fornecedores podem ser usados.
Pesos livres	Cap Barbell	RPG#2	Placa de ferro fundido padrão. Vários fornecedores e pesos diferentes podem ser usados.
Prensa aquecida	Carver	Auto CH	Auto série prensa hidráulica aquecida. Vários fornecedores podem ser usados. Uma prensa que se encaixa em uma capela permitiria mais flexibilidade (este modelo não).
Fresadora CNC	Tormach	PCNC 770	Fresadora CNC de 3 eixos. Vários fornecedores podem ser usados.
Fresas	de topo Vários	Vários	Os tamanhos necessários dependem dos projetos. Vários fornecedores podem ser usados.