韓國首爾大學(xué)的研究人員在期刊《Nature Materials》上為大家展示了一種利用新穎的激光-熱機(jī)理來實(shí)現(xiàn)超快聚二甲基硅氧烷（PDMS）器件的構(gòu)建。同傳統(tǒng)的工藝相比，不僅加工時(shí)間大為縮短，而且精度也達(dá)到了實(shí)用的效果。

兩個(gè)連續(xù)激光熱解（SLP）藝機(jī)理的示意圖

來自韓國首爾大學(xué)的研究人員報(bào)道了一種發(fā)展新的聚二甲基硅氧烷（ laser-based polydimethylsiloxane (PDMS) ）的加工機(jī)理來實(shí)現(xiàn)無掩模的方式進(jìn)行制造不同的PDMS的結(jié)構(gòu)。這一新穎的技術(shù)，稱之為連續(xù)激光熱解 （successive laser pyrolysis），提供了一種比較優(yōu)雅的替代品 來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的軟光刻技術(shù)，傳統(tǒng)的軟光刻技術(shù) 是一種勞動(dòng)強(qiáng)度大、耗費(fèi)時(shí)間多的工藝，通過實(shí)施新發(fā)現(xiàn)的激光誘導(dǎo)的連續(xù)激光熱解現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)新的加工。

直到今天，制造不同類型的PDMS器件還主要依靠軟光刻技術(shù)。傳統(tǒng)的工藝需要復(fù)雜的多步驟，必須的照相平版印刷術(shù)，然而，在這一工作環(huán)境中效率非常低下的。尤其是對外場工程師來說，需要在早期研究階段不斷地改變其設(shè)計(jì)，并且在隨后地復(fù)雜重復(fù)地工藝的間隙是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)

然而，PDMS的透明性阻止了采用激光技術(shù)進(jìn)行加工的企圖。盡管UV為基礎(chǔ)的激光輻照PDMS是可行的，可以在一定程度上克服PDMS的透明性所帶來的障礙，并進(jìn)行了嘗試。但比較遺憾的是，其結(jié)果并不能達(dá)到實(shí)用階段的效果，其原因是表面形貌類似帶芒刺的小果實(shí)、碎片以及存在斷裂表面。基于這些原因，發(fā)展一種非激光燒蝕模式的工藝技術(shù)以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的PDMS的加工成為當(dāng)前面臨的一個(gè)持續(xù)的挑戰(zhàn)。

連續(xù)激光熱解（SLP）的定量分析

最近發(fā)表在期刊《 Nature Material》上的文章為大家介紹了首次成功 取得的直接激光加工PDMS而不采用激光燒蝕的辦法，使得在工業(yè)實(shí)用階段的高品質(zhì)的PDMS的加工得到實(shí)現(xiàn)。首先，論文介紹了激光誘導(dǎo)連續(xù)熱解的基本原理，像發(fā)生一個(gè)連鎖反應(yīng)。熱解PDMS（SiC）的黑體產(chǎn)物促進(jìn)激光的吸收，從而導(dǎo)致下一個(gè)熱解的開始。結(jié)果，PDMS的熱解就可以連續(xù)不斷的沿著激光掃描的輪廓來持續(xù)不斷的發(fā)生而不需要對PDMS作特別的改變。基于這一加工原理，研究人員為大家展示了直接成型不同的2 D和3D的PDMS結(jié)構(gòu)，其研究結(jié)果都是從一個(gè)PDMS的單一組織出乎意料的在一個(gè)顯著的減少了加工時(shí)間內(nèi)完成了加工。

展示的PDMS器件的制造

來自首爾大學(xué)的教授Seung Hwan，系該研究小組的領(lǐng)導(dǎo)者認(rèn)為：這一新技術(shù)為PDMS器件在研究人員的腦海中形成有形設(shè)備構(gòu)建了一個(gè)便捷的通道，并且大多數(shù)器件的加工時(shí)間不超過30min的制造時(shí)間內(nèi)完成。同傳統(tǒng)的加工技術(shù)進(jìn)行加工時(shí)至少需要1天的時(shí)間來相比較，當(dāng)前這一新研發(fā)的技術(shù)的比較短的處理時(shí)間，以及無比優(yōu)異的加工質(zhì)量，被認(rèn)為將會(huì)對研究者在相關(guān)領(lǐng)域的研究產(chǎn)生非常實(shí)際的影響。作為下一步研究，研究團(tuán)隊(duì)將會(huì)將特別的關(guān)注聚焦在將這一技術(shù)嫁接到芯片上的器官的發(fā)展上。

文章來源：

Jaeho Shin et al. Monolithic digital patterning of polydimethylsiloxane with successive laser pyrolysis, Nature Materials (2020). DOI: 10.1038/s41563-020-0769-6以及首爾大學(xué)

  文章來源：江蘇激光產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟 以傳播知識(shí)、有益學(xué)習(xí)和研究為宗旨。 轉(zhuǎn)載僅供參考學(xué)習(xí)及傳遞有用信息，版權(quán)歸原作者所有，如侵犯權(quán)益，請聯(lián)系刪除。