3D打印微通道表面粗糙度的改善

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 17:21
文章英文标题
Surface roughness improvement of 3D printed microchannel
正文
微流控领域的3D打印技术在不考虑复杂三维结构的情况下,一步步提供了快速、经济有效的制造方法。由于采用逐层印刷工艺,使得微通道表面粗糙,同时缺乏对其的研究。目前,微通道表面粗糙度的改善主要是通过刻蚀(溶剂蒸汽或湿化学刻蚀)来实现的,这有两个缺点:材料选择性和通道开放性。针对上述问题,本研究采用聚二甲基硅氧烷( PDMS )涂层的方法改善3D打印微通道的表面质量。测试了PDMS在3D打印基板上的粘接强度。该方法不仅有效降低了微通道表面粗糙度(圆形微通道为40倍),而且降低了PDMS涂层微通道的压降63.7 %,降低了3D打印微阀的泄漏率67 %。此外,通过细胞活力测试,验证了该方法在生物医学和细胞分析应用中的可行性。由于PDMS对大多数微流控材料具有良好的粘附性能,本文提出的表面处理方法可拓展到其他低成本、高质量微流控材料的快速制备技术。
文章内容(英文)
3D printing technique for microfluidics provides a rapid and cost-effective manufacturing method in one step without considering the complex three-dimensional structures. Because of the layer-by-layer printing process, the microchannel was characterized with rough surface while lacking research on it. Currently, the surface roughness of microchannels is improved mainly by etching (solvent vapor or wet chemical etching), which has two disadvantages: material selectivity and channel openness. In this study, the Polydimethylsiloxane (PDMS) coating method was employed to improve the surface quality of 3D printed microchannels to address the problems mentioned above. The adhesion strength of PDMS on 3D printed substrate was tested. The method proposed in this paper not only reduced the surface roughness of the microchannel effectively (40 fold for circular microchannels) but also reduced the pressure drop of the PDMS coated microchannel by 63.7% and reduced the leakage rate of the 3D printed microvalve by 67%. Moreover, cell viability was tested to validate the feasibility of the method for biomedical and cell analysis applications. Due to the good adhesion properties of PDMS to most materials used in microfluidics, the surface treatment method proposed in this paper can be expanded to other rapid fabrication techniques for low-cost and high-quality microfluidics.
来源出处
Journal|[J]Journal of Micromechanics and MicroengineeringVolume 30, Issue 6. 2020.
DOI
https://doi.org/10.1088/1361-6439/ab82f2

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