การใช้งานและการเลือกใช้พลาสติกวิศวกรรมในไมโครฟลูอิดิกส์

ในด้านต่างๆ เช่น ไมโครฟลูอิดิก โครมาโตกราฟีของเหลว เครื่องมือ IVD และการพัฒนายา การเลือกใช้วัสดุสำหรับส่วนประกอบของไหลส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของอุปกรณ์ อายุการใช้งาน และความเสถียรของระบบ

ในอดีต วัสดุที่เป็นโลหะ เช่น สแตนเลส 316L และโลหะผสมไททาเนียม ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบของไหลที่มีความแม่นยำ อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับช่องขนาดไมครอน ตัวกลางที่มีความบริสุทธิ์สูง รีเอเจนต์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และการทดสอบทางชีวภาพ วัสดุที่เป็นโลหะอาจประสบปัญหาต่างๆ เช่น เสี้ยน การกัดกร่อน การชะล้างไอออนของโลหะ และการดูดซับตัวอย่าง

ด้วยเหตุนี้ พลาสติกวิศวกรรม เช่น PEEK, PTFE, PFA และ PEI จึงกลายเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับส่วนประกอบไมโครฟลูอิดิกมากขึ้นเรื่อยๆ

ข้อดีของพลาสติกวิศวกรรมในอุตสาหกรรมไมโครฟลูอิดิกส์มีอะไรบ้าง

I. ทำไมไม่ใช่โลหะ? “ความท้าทายสี่ประการ” ของช่องไมโครฟลูอิดิก

ตัววาล์ว PEEK กับตัววาล์วโลหะ

ขนาดช่องสัญญาณในระบบไมโครฟลูอิดิกโดยทั่วไปมีขนาดเล็กมาก ซึ่งหมายความว่าข้อบกพร่องที่พื้นผิวเล็กน้อยในวัสดุจะถูกขยายให้ใหญ่ขึ้น สำหรับส่วนประกอบของไหล วัสดุต้องไม่เพียงแต่ “ใช้งานได้” เท่านั้น แต่ยังคงความเสถียรในระยะยาวอีกด้วย

01

เสี้ยนและความสะอาด:

รูพรุนขนาดเล็กและรูขวางมีแนวโน้มที่จะเกิดครีบดักจับ ซึ่งอาจส่งผลต่อความเสถียรของการไหลและความสะอาดของระบบ

02

การกัดกร่อนของสารเคมีและการชะล้างไอออนของโลหะ:

ในสภาพแวดล้อมที่มีความเข้มข้นของเกลือสูง กรดหรือเบสแก่ หรือตัวทำละลายอินทรีย์ โลหะอาจกัดกร่อนและปนเปื้อนตัวอย่างได้

03

การใช้งานเช่นความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

IVD และวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตต้องการการดูดซับ การฆ่าเชื้อ และการสัมผัสที่เสถียรต่ำ

04

โครงสร้างที่ซับซ้อนและความจำเป็นในการออกแบบน้ำหนักเบา

—รูขนาดเล็ก ช่องแคบ และโครงสร้างผนังบาง — ทำให้มีความต้องการมากขึ้นในด้านประสิทธิภาพการผลิตและการประกอบ

ครั้งที่สอง การวิเคราะห์คุณสมบัติของพลาสติกวิศวกรรมหลัก 4 ชนิด

ระบบไมโครฟลูอิดิกมีขนาดช่องที่เล็กมาก และปัจจัยต่างๆ เช่น พื้นผิวของวัสดุ จุดเชื่อมต่อของช่องสัญญาณ และเศษตกค้างจากการตัดเฉือน ล้วนส่งผลต่อความเสถียรของของไหล

แอบมอง

ทนต่ออุณหภูมิสูง | มีความแข็งแรงสูง | ต้านทานแรงดัน เหมาะสำหรับตัววาล์วแรงดันสูง หัวปั๊ม ข้อต่อโครมาโตกราฟี และส่วนประกอบไมโครฟลูอิดิกที่มีความแม่นยำ

ไฟเบอร์

ทนต่อการกัดกร่อน | แรงเสียดทานต่ำ | ไม่ติด | การดูดซับต่ำ: เหมาะสำหรับท่อแรงดันต่ำ ปะเก็น ไดอะแฟรม และวัสดุบุผิวที่ทนต่อการกัดกร่อน

พีเอฟเอ

ทนต่อการกัดกร่อน | มีความบริสุทธิ์สูง | โปร่งแสง | มีความเสถียรในมิติ เหมาะสำหรับท่อเคมีที่มีความบริสุทธิ์สูง เส้นทางการไหลของเซมิคอนดักเตอร์ และเครื่องมือวิเคราะห์ทางชีวภาพ

เป่ย

ทนความร้อน | มีความแข็งแกร่งสูง | ฉีดขึ้นรูปได้ | คุ้มค่าคุ้มราคา เหมาะสำหรับอุปกรณ์ติดตั้ง วัสดุพิมพ์ กล่องหุ้ม และช่องเสียบชิป

ที่สาม ข้อควรพิจารณาที่สำคัญในการเลือกส่วนประกอบหลักสามประเภท

วาล์ว หัวปั๊ม และตัวเชื่อมต่อท่อเป็นส่วนประกอบสามประเภทที่อาจส่งผลกระทบต่อเสถียรภาพของระบบไมโครฟลูอิดิกมากที่สุด เมื่อเลือกส่วนประกอบเหล่านี้ ต้องคำนึงถึงครีบภายใน ความต้านทานการกัดกร่อน ความคงตัวของขนาด การชะล้างต่ำ และการดูดซับต่ำ

IV. คู่มือการเลือกอย่างรวดเร็ว

V. เป็นมากกว่าวัสดุ—เป็นเรื่องของงานฝีมือ

01 การออกแบบกระบวนการ

02 การตัดเฉือนที่แม่นยำ

03 การขัดและทำความสะอาด

04 การตรวจสอบและการตรวจสอบความถูกต้อง

ส่วนประกอบที่มีความแม่นยำสูงจำเป็นต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ: การประเมินกระบวนการโครงสร้าง พารามิเตอร์การตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ การลบคมช่องการไหลภายใน การทำความสะอาด และการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์

การตัดเฉือนที่ไม่ดี: มองเห็นเศษครีบและเศษตกค้างที่ช่องเปิดของรู

การตัดเฉือนที่ดี: การเปิดรูที่สะอาดขึ้นและรูปทรงสม่ำเสมอยิ่งขึ้น

IV. บทสรุป

ในการใช้งานไมโครฟลูอิดิก ไม่มีวัสดุที่ “ดีที่สุด” แม้แต่ชนิดเดียว แต่มีวัสดุที่เหมาะสมกับสภาพการใช้งานเฉพาะมากกว่า PEEK เหนือกว่าในด้านประสิทธิภาพโดยรวม, PTFE/PFA ในด้านความต้านทานการกัดกร่อนและมีความบริสุทธิ์สูง และ PEI ในด้านความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความคุ้มค่า การเลือกวัสดุที่เหมาะสมจะต้องจับคู่กับเทคนิคการประมวลผลที่เหมาะสมเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานของระบบในระยะยาวและมีเสถียรภาพ