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连续激光热解,实现PDMS精雕细琢

        韩国首尔大学的研究人员在期刊《Nature Materials》上为大家展示了一种利用新颖的激光-热机理来实现超快聚二甲基硅氧烷(PDMS)器件的构建。同传统的工艺相比,不仅加工时间大为缩短,而且精度也达到了实用的效果。

两个连续激光热解(SLP)艺机理的示意图

两个连续激光热解(SLP)艺机理的示意图

来自韩国首尔大学的研究人员报道了一种发展新的聚二甲基硅氧烷( laser-based polydimethylsiloxane (PDMS) )的加工机理来实现无掩模的方式进行制造不同的PDMS的结构。这一新颖的技术,称之为连续激光热解 (successive laser pyrolysis),提供了一种比较优雅的替代品 来代替传统的软光刻技术,传统的软光刻技术 是一种劳动强度大、耗费时间多的工艺,通过实施新发现的激光诱导的连续激光热解现象来实现新的加工。

直到今天,制造不同类型的PDMS器件还主要依靠软光刻技术。传统的工艺需要复杂的多步骤,必须的照相平版印刷术,然而,在这一工作环境中效率非常低下的。尤其是对外场工程师来说,需要在早期研究阶段不断地改变其设计,并且在随后地复杂重复地工艺的间隙是一个沉重的负担

然而,PDMS的透明性阻止了采用激光技术进行加工的企图。尽管UV为基础的激光辐照PDMS是可行的,可以在一定程度上克服PDMS的透明性所带来的障碍,并进行了尝试。但比较遗憾的是,其结果并不能达到实用阶段的效果,其原因是表面形貌类似带芒刺的小果实、碎片以及存在断裂表面。基于这些原因,发展一种非激光烧蚀模式的工艺技术以实现高质量的PDMS的加工成为当前面临的一个持续的挑战。

连续激光热解(SLP)的定量分析

连续激光热解(SLP)的定量分析

最近发表在期刊《 Nature Material》上的文章为大家介绍了首次成功 取得的直接激光加工PDMS而不采用激光烧蚀的办法,使得在工业实用阶段的高品质的PDMS的加工得到实现。首先,论文介绍了激光诱导连续热解的基本原理,像发生一个连锁反应。热解PDMS(SiC)的黑体产物促进激光的吸收,从而导致下一个热解的开始。结果,PDMS的热解就可以连续不断的沿着激光扫描的轮廓来持续不断的发生而不需要对PDMS作特别的改变。基于这一加工原理,研究人员为大家展示了直接成型不同的2 D和3D的PDMS结构,其研究结果都是从一个PDMS的单一组织出乎意料的在一个显著的减少了加工时间内完成了加工。

展示的PDMS器件的制造

展示的PDMS器件的制造

来自首尔大学的教授Seung Hwan,系该研究小组的领导者认为:这一新技术为PDMS器件在研究人员的脑海中形成有形设备构建了一个便捷的通道,并且大多数器件的加工时间不超过30min的制造时间内完成。同传统的加工技术进行加工时至少需要1天的时间来相比较,当前这一新研发的技术的比较短的处理时间,以及无比优异的加工质量,被认为将会对研究者在相关领域的研究产生非常实际的影响。作为下一步研究,研究团队将会将特别的关注聚焦在将这一技术嫁接到芯片上的器官的发展上。

文章来源:

Jaeho Shin et al. Monolithic digital patterning of polydimethylsiloxane with successive laser pyrolysis, Nature Materials (2020). DOI: 10.1038/s41563-020-0769-6以及首尔大学

  文章来源:江苏激光产业技术创新战略联盟 以传播知识、有益学习和研究为宗旨。 转载仅供参考学习及传递有用信息,版权归原作者所有,如侵犯权益,请联系删除。