Ứng dụng và lựa chọn nhựa kỹ thuật trong vi lỏng

Trong các lĩnh vực như vi lỏng, sắc ký lỏng, thiết bị IVD và phát triển thuốc, việc lựa chọn vật liệu cho các thành phần chất lỏng ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của thiết bị, tuổi thọ sử dụng và độ ổn định của hệ thống.

Trước đây, các vật liệu kim loại như thép không gỉ 316L và hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong các thành phần chất lỏng chính xác. Tuy nhiên, trong các ứng dụng liên quan đến các kênh có kích thước micron, môi trường có độ tinh khiết cao, thuốc thử ăn mòn và thử nghiệm sinh học, vật liệu kim loại có thể phải đối mặt với các vấn đề như vệt, ăn mòn, lọc ion kim loại và hấp phụ mẫu.

Do đó, các loại nhựa kỹ thuật như PEEK, PTFE, PFA và PEI đang ngày càng trở thành vật liệu được lựa chọn ưu tiên cho các thành phần vi lỏng.

Ưu điểm của nhựa kỹ thuật trong ngành vi lỏng là gì?

I. Tại sao không phải là kim loại? “Bốn thách thức” của kênh vi lỏng

Thân van PEEK so với thân van kim loại

Kích thước kênh trong hệ thống vi lỏng thường rất nhỏ, nghĩa là ngay cả những khuyết tật nhỏ trên bề mặt vật liệu cũng bị phóng đại. Đối với các thành phần chất lỏng, vật liệu không chỉ phải “có chức năng” mà còn phải ổn định trong thời gian dài.

01

Gờ và sự sạch sẽ:

Các lỗ nhỏ và lỗ chéo dễ bị kẹt các gờ, có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của dòng chảy và độ sạch của hệ thống.

02

Ăn mòn hóa học và rửa trôi ion kim loại:

Trong môi trường có nồng độ muối cao, axit hoặc bazơ mạnh hoặc dung môi hữu cơ, kim loại có thể ăn mòn và làm nhiễm bẩn mẫu.

03

Các ứng dụng như tương thích sinh học

IVD và khoa học đời sống yêu cầu khả năng hấp phụ thấp, khả năng khử trùng và tiếp xúc ổn định.

04

Cấu trúc phức tạp và nhu cầu thiết kế gọn nhẹ

—lỗ siêu nhỏ, khe hẹp và cấu trúc thành mỏng—đặt ra yêu cầu cao hơn về hiệu quả sản xuất và lắp ráp.

II. Phân tích tính chất của bốn loại nhựa kỹ thuật chính

Các hệ thống vi lỏng có kích thước kênh cực nhỏ và các yếu tố như bề mặt vật liệu, mối nối kênh và cặn gia công đều có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của chất lỏng.

PEEK

Chịu nhiệt độ cao | Cường độ cao | Chịu áp lực. Thích hợp cho thân van áp suất cao, đầu bơm, phụ kiện sắc ký và các bộ phận chính xác vi lỏng.

PTFE

Chống ăn mòn | Ma sát thấp | Chống dính | Độ hấp phụ thấp: Thích hợp cho đường ống áp suất thấp, miếng đệm, màng ngăn và lớp lót chống ăn mòn

PFA

Chống ăn mòn | Độ tinh khiết cao | Mờ | Ổn định kích thước Thích hợp cho đường ống hóa chất có độ tinh khiết cao, đường dẫn dòng bán dẫn và dụng cụ phân tích sinh học

PEI

Chịu nhiệt | Độ cứng cao | Có thể ép phun | Tiết kiệm chi phí Thích hợp cho đồ đạc, chất nền, vỏ và ổ cắm chip

III. Những cân nhắc chính khi chọn ba loại thành phần cốt lõi

Van, đầu bơm và đầu nối ống là ba loại linh kiện có nhiều khả năng ảnh hưởng nhất đến sự ổn định của hệ thống vi lỏng. Khi lựa chọn các thành phần này, phải chú ý đến các vệt bên trong, khả năng chống ăn mòn, độ ổn định kích thước, khả năng lọc thấp và khả năng hấp phụ thấp.

IV. Hướng dẫn lựa chọn nhanh

V. Không chỉ là vật liệu—Đó là về sự khéo léo

01 Thiết kế quy trình

02 Gia Công Chính Xác

03 Mài ba via và làm sạch

04 Kiểm tra và xác nhận

Các bộ phận có độ chính xác cao yêu cầu đặc biệt chú ý đến: đánh giá quy trình kết cấu, các thông số gia công chính xác, làm sạch kênh dòng chảy bên trong, làm sạch và kiểm tra bằng kính hiển vi.

Gia công kém: Có thể nhìn thấy gờ và cặn ở lỗ mở lỗ

Gia công tốt: Lỗ mở sạch hơn và đường viền đồng đều hơn

IV. Phần kết luận

Trong các ứng dụng vi lỏng, không có vật liệu nào là “tốt nhất”; đúng hơn, có những vật liệu phù hợp hơn với các điều kiện vận hành cụ thể. PEEK vượt trội về hiệu suất tổng thể, PTFE/PFA có khả năng chống ăn mòn và độ tinh khiết cao, còn PEI có tính toàn vẹn về cấu trúc và hiệu quả chi phí. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp phải kết hợp với kỹ thuật xử lý phù hợp để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, lâu dài.