Cost-effective rapid prototyping and assembly of poly(methyl methacrylate) microfluidic devices.
Cost-effective rapid prototyping and assembly of poly(methyl methacrylate) microfluidic devices.
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DOI：
10.1038/s41598-018-25202-4
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发表时间：
2018-05-03
影响因子：
4.6
通讯作者：
Del Río Hernández AE
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Matellan C;Del Río Hernández AE
将传统的微流体从实验室原型转化为商业产品的困难已经将研究工作转向热塑性材料，因为它们具有更高的转化潜力和对工业制造的适应性。在这里，我们提出了一种可访问的方法来制造和组装聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的微流体器件在“无掩模”和成本效益的方式，可以应用于制造各种各样的设计，由于其多功能性。激光微加工通过控制激光特性在通道尺寸和形态方面提供了高度灵活性，而我们基于暴露于丙酮蒸汽和低温退火的两步表面处理能够在不使器件变形的情况下提高表面质量。最后，我们展示了一种毛细管驱动的粘合剂输送粘合方法，可以在PMMA器件和各种基板（包括玻璃、硅和LiNbO 3）之间产生有效的密封。我们说明了这种技术的潜力与两个微流体装置，H-过滤器和液滴发生器。这里提出的技术为热塑性微流体的快速原型设计提供了一个较低的进入门槛，使实验室的迭代设计无需使用传统的微加工设备。
The difficulty in translating conventional microfluidics from laboratory prototypes to commercial products has shifted research efforts towards thermoplastic materials for their higher translational potential and amenability to industrial manufacturing. Here, we present an accessible method to fabricate and assemble polymethyl methacrylate (PMMA) microfluidic devices in a “mask-less” and cost-effective manner that can be applied to manufacture a wide range of designs due to its versatility. Laser micromachining offers high flexibility in channel dimensions and morphology by controlling the laser properties, while our two-step surface treatment based on exposure to acetone vapour and low-temperature annealing enables improvement of the surface quality without deformation of the device. Finally, we demonstrate a capillarity-driven adhesive delivery bonding method that can produce an effective seal between PMMA devices and a variety of substrates, including glass, silicon and LiNbO3. We illustrate the potential of this technique with two microfluidic devices, an H-filter and a droplet generator. The technique proposed here offers a low entry barrier for the rapid prototyping of thermoplastic microfluidics, enabling iterative design for laboratories without access to conventional microfabrication equipment.
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