基于韦森堡效应微笔直写技术的影响因素

发布时间：2021-06-09 16:12

　　基于韦森堡效应设计出一套微笔直写的实验系统,研究了结构参数和工艺参数对供液规律以及直写规律的影响,以提供一种低成本、结构简易和高精度的直写装置。通过对比实验获得相关直写的最优工艺参数。研究发现,出口处液体形成理想的液体锥,更有利于直写应用。本系统的供液速度随微管道内径、微管道长度、液柱高度以及针芯转动速度的增加而增加。研究了直写速度、供液速度、笔尖高度和笔尖直径等参数对直写结构的影响,最后采用微管道内径300μm、针芯柱径100μm、针芯旋转速度5 000 r/min、直写速度30 mm/s、笔尖高度100μm及笔尖直径100μm等相关直写的最优工艺参数,成功直写出聚氧化乙烯（PEO）液膜,并制备出多层微流控芯片。 

【文章来源】：微纳电子技术. 2020,57(07)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

微笔直写实验平台

搭建实验平台，利用传统注射泵和韦森堡效应对喷头供液，拍摄转速9 000 r/min条件下韦森堡效应供液和注射泵供液（供液速度相等）两种装置的喷头处液滴形状随时间的变化过程，如图2所示。实验选用去离子水与乙醇的体积比为2∶1的混合液作为直写溶液的溶剂，摩尔质量为3.0×105 g/mol的聚氧化乙烯（PEO）粉末作为直写溶液的溶质，溶液质量分数为3%，微管道内径为340μm，微管道长度为20 mm，针芯柱径为200μm，针芯伸出微管的长度为500μm。

分别在7 000 r/min和9 000 r/min两种转速下分析液体锥体积变化趋势、瞬时供液速度变化曲线和全段时间平均供液速度变化曲线，实验结果如图3和图4所示。可以发现：无论转速是7 000 r/min还是9 000 r/min，液体锥体积大小与时间基本呈正比例关系，瞬时供液速度围绕某固定值（平均供液速度）波动且幅度合理。可见，旋转供液方式的溶液输送速度稳定且适于微笔直写。图4 转速为9 000 r/min的旋转供液速度分析曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]PDMS微流控芯片中的微通道加工技术[J]. 袁哲,李宗安,唐文来,朱莉娅,徐泽玮,迟翔,张馨宇,杨继全.  微纳电子技术. 2019(03)
[2]微型笔直写技术制备厚膜温度传感器阵列研究[J]. 蔡志祥,李祥友,胡乾午,曾晓雁.  电子元件与材料. 2008(09)

博士论文
[1]激光—微笔/微喷直写集成制造MEMS微结构关键技术研究[D]. 曹宇.华中科技大学 2009

硕士论文
[1]PDMS微流控芯片的制备工艺研究[D]. 夏飞.南京理工大学 2010



本文编号：3220900