본 연구에서는 표면특성에 따른 비균일계 마이크로채널에서의 유속 변화를 조사하였다. 비균일계 마이크로채널은 PDMS와 soft lithography를 사용하여 제작하였고, 마이크로채널의 내부 표면 중 아랫면만을 allyl alcohol로 증착하여 친수성을 띠게 하였다. 채널의 길이는 10, 20, 30 mm, 너비는 100, 200, $300\;{\mu}m$로 각각 제작하였으며, 채널 내 전기영동에 의한 흐름을 생성하기 위해 외부전압을 가해주었다. 그 결과 동일한 세기의 전기장과 밑면의 친수성 정도가 동일할 때 유속은 같았다. 이는 이론적 결과에 부합하고, 연구가 신뢰성이 있다는 것을 뒷받침할 수 있었다. 같은 친수성을 갖는 밑면일 때 채널의 너비가 증가할수록 유속도 증가하고, 친수성 정도가 큰 채널이 작은 채널보다 유속이 빨랐다. 이 결과는 밑면의 친수성 정도에 따라 채널 유속을 조절할 수 있다는 것을 의미한다.
본 연구에서는 표면특성에 따른 비균일계 마이크로채널에서의 유속 변화를 조사하였다. 비균일계 마이크로채널은 PDMS와 soft lithography를 사용하여 제작하였고, 마이크로채널의 내부 표면 중 아랫면만을 allyl alcohol로 증착하여 친수성을 띠게 하였다. 채널의 길이는 10, 20, 30 mm, 너비는 100, 200, $300\;{\mu}m$로 각각 제작하였으며, 채널 내 전기영동에 의한 흐름을 생성하기 위해 외부전압을 가해주었다. 그 결과 동일한 세기의 전기장과 밑면의 친수성 정도가 동일할 때 유속은 같았다. 이는 이론적 결과에 부합하고, 연구가 신뢰성이 있다는 것을 뒷받침할 수 있었다. 같은 친수성을 갖는 밑면일 때 채널의 너비가 증가할수록 유속도 증가하고, 친수성 정도가 큰 채널이 작은 채널보다 유속이 빨랐다. 이 결과는 밑면의 친수성 정도에 따라 채널 유속을 조절할 수 있다는 것을 의미한다.
This study investigated the flow rate changes of the heterogeneous rectangular microchannels which have different hydrophilic property on the bottom surface. The heterogeneous rectangular microchannel has three native PDMS (poly-dimethyl siloxane) surfaces which were patterned by the soft lithograph...
This study investigated the flow rate changes of the heterogeneous rectangular microchannels which have different hydrophilic property on the bottom surface. The heterogeneous rectangular microchannel has three native PDMS (poly-dimethyl siloxane) surfaces which were patterned by the soft lithography. PDMS bottom surface was treated by the argon plasma and coated by the allyl alcohol (99%). The channel length was 10, 20 and 30 mm and the channel width was 100, 200 and $300\;{\mu}m$, respectively. Several external voltages were applied to make the fluid flow by the electroosmosis in the microchannel. For the same electric field strength and hydrophilicity of the bottom surface, the flow rate is almost same. This result is matched to the theoretical expectation and confirms that the experimental system is reliable. With increasing the channel width, the flow rate increased for the same hydrophilicity of the bottom surface. The flow rate of the microchannel of higher hydrophilicity was larger than that of the microchannel of lower hydrophilicity. This result implies that the hydrophilicity change of the bottom surface could be applied to control the flow rate in the microchannel.
This study investigated the flow rate changes of the heterogeneous rectangular microchannels which have different hydrophilic property on the bottom surface. The heterogeneous rectangular microchannel has three native PDMS (poly-dimethyl siloxane) surfaces which were patterned by the soft lithography. PDMS bottom surface was treated by the argon plasma and coated by the allyl alcohol (99%). The channel length was 10, 20 and 30 mm and the channel width was 100, 200 and $300\;{\mu}m$, respectively. Several external voltages were applied to make the fluid flow by the electroosmosis in the microchannel. For the same electric field strength and hydrophilicity of the bottom surface, the flow rate is almost same. This result is matched to the theoretical expectation and confirms that the experimental system is reliable. With increasing the channel width, the flow rate increased for the same hydrophilicity of the bottom surface. The flow rate of the microchannel of higher hydrophilicity was larger than that of the microchannel of lower hydrophilicity. This result implies that the hydrophilicity change of the bottom surface could be applied to control the flow rate in the microchannel.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 PDMS의 본 성질을 지닌 세 개의 면과 표면 처리한 밑면으로 이루어진 비균일계 마이크로채널의 길이와 너비를 다양하게 변화시켜가면서 유속을 측정하고자 하였다. PDMS 밑면은 진공플라즈마를 사용하여 아르곤에 노출시키 고, allyl alcohol로 코팅하였다.
본 연구에서는 PDMS의 본 성질을 지닌 세 개의 면과 표면 처리한 밑면으로 이루어진 비균일계 마이크로채널의 길이와 너비를 다양하게 변화시켜가면서 유속을 측정하고자 하였다. PDMS 밑면은 진공플라즈마를 사용하여 아르곤에 노출시키 고, allyl alcohol로 코팅하였다.
본 연구에서는 비균일계 마이크로채널에서 유체의 흐름을 채널의 너비와 길이, 외부전압에 따른 영향을 조사하였다. 비 균일계 마이크로채널을 만들기 위해 채널의 밑면을 allyl alcohol로 코팅하여 PDMS 표면을 친수성으로 바꾸어 주었 고, 밑면의 접촉각은 20°와 80°로 하였다.
본 연구에서는 비균일계 마이크로채널에서 유체의 흐름을 채널의 너비와 길이, 외부전압에 따른 영향을 조사하였다. 비 균일계 마이크로채널을 만들기 위해 채널의 밑면을 allyl alcohol로 코팅하여 PDMS 표면을 친수성으로 바꾸어 주었 고, 밑면의 접촉각은 20°와 80°로 하였다.
전기삼 투 시스템을 정확하게 디자인하기 위해서는 직사각형 마이크 로채널의 단면적 변화의 영향을 이해해야 하고, 유속을 정확히 통제하기 위해서는 채널의 표면성질 변화를 이해해야 한다. 본 연구에서는 소수성인 세 면과 allyl alcohol (99%)로 코 팅한 밑면으로 이루어진 비균일계 마이크로채널의 유속 변화 를 조사하였다. 밑면의 접촉각은 20。와 80。로 하였다.
제안 방법
마스크 제작이 완성되면, 실리콘 웨이퍼 (ULTRAPACK WafershieldTM, H9I00-0302)에 PR을 코팅해야 하는데 PR 을 균일하게 코팅하기 위해 웨이퍼에 hydromethyldisiloxane (HMDS)를 10분간 노출시킨다. PR의 두께를 제어하기 위하 여 spin coater의 회전속도를 2단계로 조절하였다. 또한 웨이 퍼에 일정한 두께의 PR을 코팅한 후 PR에 존재하는 용매를 제거하기 위해 건조기를 사용하여 65°C에서 20분 동안 가열 하였고, 온도를 분당 TC 정도로 서서히 올린 후에 95°C에서 50분 동안 가열하였다.
또한 웨이 퍼에 일정한 두께의 PR을 코팅한 후 PR에 존재하는 용매를 제거하기 위해 건조기를 사용하여 65°C에서 20분 동안 가열 하였고, 온도를 분당 TC 정도로 서서히 올린 후에 95°C에서 50분 동안 가열하였다.
PR의 두께를 제어하기 위하 여 spin coater의 회전속도를 2단계로 조절하였다. 또한 웨이 퍼에 일정한 두께의 PR을 코팅한 후 PR에 존재하는 용매를 제거하기 위해 건조기를 사용하여 65°C에서 20분 동안 가열 하였고, 온도를 분당 TC 정도로 서서히 올린 후에 95°C에서 50분 동안 가열하였다. 용매가 제거된 웨이퍼 위에 디자인된마스크를 올리고 180초 동안 UV (350 nm)에 노출시켰다.
그 후에 70’C에서 2시간 정 도 가열하여 고형화시키고 웨이퍼에서 떼어내면 PDMS 패턴 이 형성된다. 마이크로채널 밑면의 PDMS는 마스크 없이 soft lithography# 사용하여 제작하였고, 비균일계 마이크로채널 을 만들기 위해서 밑면의 PDMS를 진공플라즈마를 이용하여 표면처리를 하였다. 진공플라즈마 장치의 개략도는 Figure 2 에서 나타내었다.
그 후에 70’C에서 2시간 정 도 가열하여 고형화시키고 웨이퍼에서 떼어내면 PDMS 패턴 이 형성된다. 마이크로채널 밑면의 PDMS는 마스크 없이 soft lithography# 사용하여 제작하였고, 비균일계 마이크로채널 을 만들기 위해서 밑면의 PDMS를 진공플라즈마를 이용하여 표면처리를 하였다. 진공플라즈마 장치의 개략도는 Figure 2 에서 나타내었다.
전기삼 투 시스템을 정확하게 디자인하기 위해서는 직사각형 마이크 로채널의 단면적 변화의 영향을 이해해야 하고, 유속을 정확히 통제하기 위해서는 채널의 표면성질 변화를 이해해야 한다. 본 연구에서는 소수성인 세 면과 allyl alcohol (99%)로 코 팅한 밑면으로 이루어진 비균일계 마이크로채널의 유속 변화 를 조사하였다. 밑면의 접촉각은 20。와 80。로 하였다.
비 균일계 마이크로채널을 만들기 위해 채널의 밑면을 allyl alcohol로 코팅하여 PDMS 표면을 친수성으로 바꾸어 주었 고, 밑면의 접촉각은 20°와 80°로 하였다.
0, Technical buffer 50 jnC)을 사용 하였다. 일반적으로 마이크로채널 내에서 유체의 속도를 측정 하기 위해 형광물질이나 형광입자를 사용하지만 본 연구에서 는 마이크로채널 양쪽 끝에 연결된 저장소의 무게 차이를 이 용하여 유속을 측정하였다. Figure 3은 본 실험에서 사용한 장치의 개략도이다.
0, Technical buffer 50 jnC)을 사용 하였다. 일반적으로 마이크로채널 내에서 유체의 속도를 측정 하기 위해 형광물질이나 형광입자를 사용하지만 본 연구에서 는 마이크로채널 양쪽 끝에 연결된 저장소의 무게 차이를 이 용하여 유속을 측정하였다. Figure 3은 본 실험에서 사용한 장치의 개략도이다.
원하는 패턴의 마스크를 얻기 위 해 25,000 DPI의 고해상도 프린터를 사용하였다. 전기영동 시스템에서 길이 변화의 영향을 조사하기 위해 마이크로채널 의 형태를 다양하게 '제작하였다. SU-8 100 (Microchem, USA) 감광제 (photoresist, PR)를 사용하여 채널의 깊이는 100 께로 고정하였다.
밑면의 접촉각은 20。와 80。로 하였다. 채널의 구조 변화의 영향을 조사하기 위해 채널의 길이는 10, 20, 30 mm로, 너비는 100, 200, 300 @로 하였고, 전기장과 전기삼투에 의한 유속의 관계를 알아보기 위해 다양한 외부전압을 걸 어주며 유속을 측정하였다.
밑면의 접촉각은 20。와 80。로 하였다. 채널의 구조 변화의 영향을 조사하기 위해 채널의 길이는 10, 20, 30 mm로, 너비는 100, 200, 300 @로 하였고, 전기장과 전기삼투에 의한 유속의 관계를 알아보기 위해 다양한 외부전압을 걸 어주며 유속을 측정하였다.
성능/효과
비 균일계 마이크로채널을 만들기 위해 채널의 밑면을 allyl alcohol로 코팅하여 PDMS 표면을 친수성으로 바꾸어 주었 고, 밑면의 접촉각은 20°와 80°로 하였다. 그 결과 외부전압이 증가함에 따라 마이크로채널의 유속 또한 증가하였다. 외부전 압, 채널 밑면의 접촉각과 채널 길이가 동일할 때 채널 너비가 증가할수록 유속도 증가하는 것을 보여주었다.
비 균일계 마이크로채널을 만들기 위해 채널의 밑면을 allyl alcohol로 코팅하여 PDMS 표면을 친수성으로 바꾸어 주었 고, 밑면의 접촉각은 20°와 80°로 하였다. 그 결과 외부전압이 증가함에 따라 마이크로채널의 유속 또한 증가하였다. 외부전 압, 채널 밑면의 접촉각과 채널 길이가 동일할 때 채널 너비가 증가할수록 유속도 증가하는 것을 보여주었다.
채널너비 증가에 대한 효과는 표면의 제타포텐셜에 기인 한 전기이중층의 압축으로 설명할 수 있다[IL Figure 5 ~ 6 은 채널길이가 각각 20 mm, 30 께인 채널의 유속 변화를 나타 내고 있다. 그래프를 통하여 동일한 채널 너비를 가진 시스템 은 외부전압이 증가함에 따라 유속이 증가하는 것을 알 수 있 다. 외부전압이 동일할 때 유속은 채널너비가 증가할수록 증 가하였는데 이는 Figure 4와 같은 경향을 나타내고 있다.
높 은 친수성을 나타내는 접촉각이 20。인 밑면의 유속이 더 높게 나타났다. 낮은 전압에서 유체의 속도 변화가 뚜렷하게 변하 지 않지만, 외부전압이 증가 할수록 유속의 변화도 증가하였 다. 이는 전기삼투 흐름에서 표면성질의 차이가 유속 변화에 영향을 줄 수 있다는 것을 의미한다.
또한 채널의 밑면의 접촉각이 작을 때 유속이 항상 높게 나타났다. 따라서 마이크로채널의 표면성질이 유속을 제어할 수 있는데 기여한 다는 것을 알 수 있었다.
또한 채널의 밑면의 접촉각이 작을 때 유속이 항상 높게 나타났다. 따라서 마이크로채널의 표면성질이 유속을 제어할 수 있는데 기여한 다는 것을 알 수 있었다.
그 결과 외부전압이 증가함에 따라 마이크로채널의 유속 또한 증가하였다. 외부전 압, 채널 밑면의 접촉각과 채널 길이가 동일할 때 채널 너비가 증가할수록 유속도 증가하는 것을 보여주었다. 또한 채널의 밑면의 접촉각이 작을 때 유속이 항상 높게 나타났다.
그 결과 외부전압이 증가함에 따라 마이크로채널의 유속 또한 증가하였다. 외부전 압, 채널 밑면의 접촉각과 채널 길이가 동일할 때 채널 너비가 증가할수록 유속도 증가하는 것을 보여주었다. 또한 채널의 밑면의 접촉각이 작을 때 유속이 항상 높게 나타났다.
동일한 전기장을 가진 마이크 로채널에서 채널의 길이가 달라져도 유체의 속도는 거의 비슷 하게 나타났다. 이론적으로 채널의 길이가 변한다고 해도 채 널의 유속은 전기장에 따라 변한다는 것을 알고 있기 때문에 이 결과는 본 연구에서 사용한 측정방법이 신뢰성이 있다는 것을 보여준다. 같은 유속으로 채널 길이를 변화시켜줄 때는채널길이의 변화율만큼 외부전압을 증가시켜주면 된다는 것을 보여준다.
동일한 전기장을 가진 마이크 로채널에서 채널의 길이가 달라져도 유체의 속도는 거의 비슷 하게 나타났다. 이론적으로 채널의 길이가 변한다고 해도 채 널의 유속은 전기장에 따라 변한다는 것을 알고 있기 때문에 이 결과는 본 연구에서 사용한 측정방법이 신뢰성이 있다는 것을 보여준다. 같은 유속으로 채널 길이를 변화시켜줄 때는채널길이의 변화율만큼 외부전압을 증가시켜주면 된다는 것을 보여준다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.