En simpel metode til at printe plane mikrostrukturer af polysiloxan

Polysiloxan er en elastisk polymer, der er meget udbredt i fluidics, optik, og biomedicinsk teknik. Det tilbyder ønskværdige egenskaber til mikrofremstilling på grund af dets støbbare og hærdelige egenskaber.

At fremstille småskalastrukturer bestående af polysiloxan, blød litografi bruges som standardteknik i akademiske forskningslaboratorier.

Nylige fremskridt inden for digital fremstilling, især 3-D print, har muliggjort direkte mønstre af polysiloxan dog med strenge krav til trykfarvernes egenskaber. Egnede trykfarver er sædvanligvis meget viskøse og hurtighærdende. Til 3D-print, flydespændingen eller de fotohærdende egenskaber af polysiloxanharpikserne er nødvendige for at tillade dem at bevare den trykte form.

Den lave viskositet af den additivhærdende polysiloxan gør dem inkompatible til udskrivning med DIW 3D-printere (direct ink writing). Mens den lave viskositet af polysiloxanharpiksen, såsom Sylgard 184, letter ekstrudering gennem dyserne, reflowet af den mønstrede harpiks kan kompromittere printkvaliteten.

Forskere fra Singapore University of Technology and Designs (SUTD) Soft Fluidics Lab udviklede en simpel metode til at fremstille reproducerbare plane mikrostrukturer bestående af polysiloxan ved hjælp af kommercielt tilgængelige flydende polysiloxanharpikser uden at ændre deres egenskaber.

I denne nyudviklede tilgang, hærdelig flydende polysiloxan med en viskositet i området 1-100 Pa.s blev dispenseret i en væske, der var ublandbar med harpikserne, såsom methanol, ethanol, og isopropanol. Kontaktvinklen for den dispenserede polysiloxan på substratet steg fra 20o i luften til 100o i alkoholer. Forøgelsen i kontaktvinklerne gjorde det muligt at opretholde strukturerne af mønstret polysiloxan indtil hærdning, hvorefter indlejringsvæsken let blev fjernet ved fordampning. Metoden blev betegnet som indlejret blækskrivning (EIW).

"Med EIW, polysiloxan blæk kan mønstres på forskellige bløde og stive substrater uden at kompromittere vedhæftningen af ​​den trykte polysiloxan til substratet, " forklarede hovedforfatter Dr. Rahul Karyappa fra SUTD.

"Tilstedeværelsen af ​​indlejringsmedier hæmmede ikke bindingen af ​​polysiloxanfilamenterne i både laterale og vertikale arrangementer, gør det muligt for denne teknologi at være effektiv, især til fremstilling af fleksible enheder og mikrofluidiske enheder ved hjælp af kommercielt tilgængelig PDMS-harpiks, " tilføjede hovedefterforsker, Adjunkt Michinao Hashimoto fra SUTD.