Kaip šildomos plokštės naudojamos terminiam mikrofluidinių lustų suvirinimui?
Palik žinutę
Mikrofluidinis lustas gaminamas iš dviejų skaidraus polimero pusių, išpjautų mažesniais už žmogaus plauką kanalais, kuriuos reikia tvirtai sujungti. Tai subtilus terminis šokis. Dvi dalys sujungiamos ir kaitinamos tiksliomis plokštelėmis iki tikslaus laiko, kai paviršiai vos pradeda minkštėti. Abi dalys susilieja į vieną nesandarią-korpusą, nesugriuvus nė vienam mikronui esminių vidinių kanalų. Šis kontroliuojamas metodas lemia šildomų plokščių mikrofluidinių lustų terminio suvirinimo sėkmę.
Mikrofluidinis sujungimas terminio suvirinimo mechanizmu.
Terminis suvirinimas yra kietojo kūno sujungimo procesas ir skiriasi nuo klijavimo ar sujungimo tirpikliu. Šioje procedūroje polimerų paviršiai kaitinami iki temperatūros, kuri yra šiek tiek aukštesnė už stiklėjimo temperatūrą (Tg), kur molekulinės grandinės mobilumas pagerėja be viso lydalo srauto.
Dabar polimerinės grandinės, esančios priešingose lusto pusės pusėse, išsiskleidžia per sąsają. Esant aušinimo slėgiui, susidaro nuolatinė jungtis, kuri paverčia du skirtingus komponentus į vieną monolitinę struktūrą, išlaikant vidinio mikrokanalo geometriją.
Šildomos plokštės funkcija ir dizainas
Šildomos plokštės yra pagrindinė energijos ir slėgio tiekimo sistema. Viršutinė ir apatinė plokštės paprastai yra pagamintos iš preciziškai{1}}šlifuoto aliuminio dėl didelio šilumos laidumo ir matmenų stabilumo. Kasetės šildytuvai įterpiami į plokštelės korpusą, kad temperatūra būtų vienodai paskirstyta.
Darbinis paviršius paprastai užbaigiamas pagal aukštą lygumo specifikaciją ir gali būti padengtas PTFE, kad būtų sumažintas lipnumas ir būtų išvengta polimero sukibimo apdorojimo metu. Daugelyje sistemų pridedamas suderinamas tarpinis padas, kad slėgis būtų vienodai paskirstytas lusto paviršiuje ir kompensuotų nedidelius storio pokyčius.
Temperatūros kontrolė palaikoma dideliu tikslumu, paprastai ± 0,5 laipsnio, nes terminis langas tarp efektyvios sukibimo temperatūros ir mikrokanalo žlugimo yra gana siauras.
Plokštės yra karšti pirštai, kurie uždaro drožles nesutraiškydami jų smulkių gyslų, užtikrindami vidinio skysčio tinklo struktūrinį vientisumą.
Medžiagos ir proceso lango svarstymai
Įprastos darbo temperatūros yra stipriai susijusios su polimero stiklėjimo temperatūromis:
PMMA (polimetilmetakrilatas): ~105 laipsniai
COC (ciklinis olefino kopolimeras): maždaug . 80 laipsnis
Slėgis tolygiai taikomas lusto paviršiui, kad būtų palengvinta sąsajos difuzija be vietinės deformacijos. Jei slėgis arba temperatūra yra per aukšti, kanalai gali sugriūti, sulenkti šviesą arba trukdyti srautui.
Tada po terminio sujungimo jis kontroliuojamu būdu atšaldomas esant slėgiui. Ši procedūra sutvirtina polimero struktūrą, pritvirtindama surištą sąsają, kad gautų skaidrų, mechaniškai stabilų mikrofluidinį įrenginį.
Valdymo proceso biuletenis
Paprastai pramoninėse sistemose taikomas iš anksto{0}}užprogramuotas šilumos ir slėgio profilis. Ciklas yra padalintas į kelis etapus:
Šildymo fazė: lėtas temperatūros kilimas, siekiant sumažinti šiluminį įtampą
Suvirinimo etapas: laikykite virš Tg molekulinei difuzijai ir reguliuojamas laikymas virš Tg, leidžiantis molekulinei interdifuzijai
Aušinimo fazė: nuolatinis slėgis kontroliuojamas{0}}temperatūros mažinimas
Plokštelės temperatūros vienodumas ir slėgio stabilumas ciklo metu dažnai kontroliuojami uždaro ciklo PID valdymo sistemomis.
Paskutinės mintys
Šildoma plokštelė yra tikslus klijavimo įrankis patikimam mikroskysčių prietaisų terminiam suvirinimui. Polimerų sąsajos sulydomos veikiant gerai-kontroliuojamoje temperatūroje ir mechaniniame lange nepažeidžiant mažyčių kanalų architektūros vientisumo.
Šildoma plokštelė yra subtilus, tikslus įrankis, sujungiantis mikroskopinį mikrofluidinio lusto pasaulį, kuriame sėkmė priklauso nuo geriausio šilumos ir slėgio balanso.
Tiksliai kontroliuojamas šiltas rankos paspaudimas tarp polimero sluoksnių yra naujos kartos laboratorija-on-a-chip technologija, kuri palaipsniui patvirtina medicininės diagnostikos ateitį.
