具有类PDMS弹性模量、用于立体光刻3D打印多材料微流控执行器的可调树脂
材料科学
2024-01-18 v2 化学物理
摘要
立体光刻3D打印（SLA）可便捷地制造高精度微流控与芯片实验室器件。SLA光聚物所成的部件往往机械柔顺性低，与聚二甲基硅氧烷（PDMS）等弹性体形成鲜明对比。另一方面，具有柔软机械性能的SLA可打印弹性体不能满足微流控中高度可制造树脂的明确要求（例如高分辨率可打印性、透明性、低黏度）。这些限制制约了我们打印含动态可动元件的微流控执行器的能力。在此，我们提出基于聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA，Mw~258）与聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（PEGMEMA，Mw~300）单体可调共混物的低黏度光聚物。在这些我们称之为PEGDA-co-PEGMEMA的共混物中，调节PEGMEMA与PEGDA的比例可使打印塑料的弹性模量改变约400倍，达到PDMS的水平。此外，通过添加PEGMEMA，PEGDA-co-PEGMEMA保留了高度可制造PEGDA的理想特性，如低黏度、溶剂相容性、细胞相容性和低药物吸收性。利用PEGDA-co-PEGMEMA，我们通过SLA打印了大幅增强的流体执行器，包括微阀、微泵和微调节器，其混合结构在刚性PEGDA外壳中包含柔性PEGDA-co-PEGMEMA膜。这些组件采用自定义的“打印-暂停-打印”协议（称为“3P打印”）构建，该协议可在台式SLA打印机上制造高分辨率多材料部件而无需后组装。多材料微流控执行器的SLA打印满足了3D打印微流控与芯片实验室器件中高性能片上控制的未满足需求。
引用
@article{arxiv.2305.14190,
title = {Tunable Resins with PDMS-like Elastic Modulus for Stereolithographic 3D-printing of Multimaterial Microfluidic Actuators},
author = {Alireza Ahmadianyazdi and Isaac J. Miller and Albert Folch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.14190},
year = {2024}
}