聚合物、其使用方法以及其分解方法技术

一种聚合物，其包含：　　　　包括牺牲聚合物和光敏引发剂的光固化聚合物。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及聚合物，更特别地，涉及光固化。
技术介绍
微射流装置在各种领域包括药物发现、生物医学测试以及化学合成和分析中具有巨大的应用潜力。在这些装置中，液体和气体在横截面尺寸大约为几十到几百微米级的微通道中被操纵。在这种微通道装置中的处理提供了许多优点包括低的试剂和分析物消耗量、高度紧凑和便携式系统、快速的处理时间以及可任意处理系统的潜力。然而，尽管它们具有许多优点，目前微射流装置还是只在少数应用中使用并且考虑到它们操作的复杂性和效率方面仍然是相当简单的装置。例如，在制造真正便携式的微量分析装置方面，一个目前的难点涉及将电子的(例如，传感方法)和射流的元件简单集成到同一个装置中。最重要的一个控制这种能力以集成功能到同一个装置中从而控制微射流装置功能性的水平的问题是用于制造结构的方法。此外，流体穿过微通道的微动力学对于避免在不需要混合的体系中的混合是重要的。迄今为止两种最普遍的制造微射流装置的方法包括将超平的玻璃层或者弹性聚合物如聚(二甲基硅氧烷)粘接到一起。两个方法都受到严重的与在同一基体中集成非射流元件如探测器和微通道装置有关的局限性和困难。其它方法受到一些局限，包括对于微通道的单层来说它们需要大约十个加工步骤以完成工序的事实。
技术实现思路
简要描述了本公开的实施方案，其中，包括。尤其是一种典型的聚合物，包括含有牺牲聚合物和光敏引发剂的光固化聚合物。也提供了用于制造一种结构的方法。其中，一种典型的方法包括在一个表面上配置光固化聚合物，其中光固化聚合物包括牺牲聚合物和选自阴性特性的光敏引发剂(negative tone photoinitiator)和阳性特性的光敏引发剂(positive tone photoinitiator)中的光敏引发剂；在光固化聚合物上配置灰度色标光掩膜，其中灰度色标光掩膜将限定由光固化聚合物形成的三维结构的光密度曲线代码化；将光固化聚合物通过灰度色标光掩膜暴露在光能量下；并且除去光固化聚合物部分以形成交联的光固化聚合物三维结构。另外，也提供了分解聚合物的方法。其中，一种典型的方法包括提供具有基体、罩面层以及在罩面层内限定范围中的聚合物的结构；保持恒定的作为时间函数的分解速率；并且从范围中除去聚合物以形成在限定范围中的空气区域。此外，提供了一种结构。一种典型的结构包括基体；具有空间变化高度的空气区域范围；以及配置在一部分基体上并接合相当一部分空气区域范围的罩面层。依据下列附图的研究和详细描述，其它的系统、方法、特征和优点对于本领域的技术人员来说将是或将成为明显的。它的意图是所有上述补充的装置、方法、特征和优点是包括在本描述之内、在本专利技术的范围之内以及被附随的权利要求所保护的。附图说明参考下列附图，可以更好的理解本公开的许多方面。附图的部件不是必须标度的，取而代之的是强调清楚地说明本专利公开的原理。而且，在附图中，在几个视图中同样的附图标记代表相应的部件。图1为光敏引发剂的典型的实施方案。图2为典型的含有空气区域实施方案的结构的截面图。图3A～3F为典型的制造图2中所说明的结构的方法的截面图。图4A～4D为四个模拟通道的横截面。图4A为均匀的区域通道的尺寸规格。图4B和4C为带有锥形角的通道。图5A～5C为结构中流体束分别沿着标准长方形通道几何形状的角度翻转、三角形横截面通道翻转以及改良的通道翻转的过渡时间与径向距离的函数关系曲线图。图6为纯的聚降冰片烯(PNB)样品分别在恒定的425℃温度(等温分解)下以及不同的加热速率(动态分解)下的分解速率与时间的关系曲线。图7为使用实施例1中方程式(6)温度与要求达到每分钟1、2和3％的分解速率的时间的加热曲线。图8为使用方程式(6)计算的温度与时间的曲线以及在用于装置制造的Lindberg分解炉中测试的相应的简单模拟加热曲线。图9为所设计的达到每分钟1％分解速率的简单模拟加热程序的热重分析(TGA)结果。图10A～10G为被聚酰亚胺封装的并使用不同的加热曲线在不同的速率下分解的通道的扫描电子显微镜(SEM)图。图11A～11F为被SiO2封装的通道的SEM图。图12为在实施例1中使用的两种光敏聚合物配方的对比曲线。图13和14为对于含有2wt％和4wt％引发剂装载量的体系来说，按照由表面光度仪测量的所制备的实际的Feature I型PNB模板和用于比较的预计微通道模板(使用实施例1中的方程式7～10)。图15A～15D为锥形微通道的SEM图。图16为使用在早期理想化的通道模拟中所使用的边界条件和速度预计的用于围绕微通道拐角流动的过渡时间。具体实施例方式总之，本专利技术公开了聚合物、其使用方法，由其形成的结构以及其分解方法。聚合物的实施方案可以使用光刻技术用于形成具有独特的空间尺寸规格(例如，空间变化的高度)的光固化三维结构。另外，分解方法可以用于分解位于材料(例如，罩面层)内部的聚合物三维结构而不改变(例如，变形)由光固化聚合物三维结构所限定的空间界线。聚合物的实施方案包括光固化聚合物。光固化聚合物包括但并不局限于一种或多种牺牲聚合物以及一种或多种光敏引发剂。光敏引发剂可以包括阴性特性的光敏引发剂和/或阳性特性的光敏引发剂。通常，阴性特性的光敏引发剂可以用来制备更难去除的牺牲聚合物(例如，对通常会溶解牺牲聚合物的溶剂来说更稳定)。例如，将光固化聚合物层的一半(包括牺牲聚合物和阴性特性的光敏引发剂)暴露在光能量(例如，紫外(UV)光，近紫外光，和/或可见光)，而另外一半则不被暴露。随后，将整个层暴露于溶剂中，溶剂溶解了没有暴露于UV光下的层。更具体地说，暴露的区域包含交联的光固化聚合物，而没被暴露的部份包含未交联的光固化聚合物。未交联的光固化聚合物可以用溶剂去除而剩下交联的光固化聚合物(例如，光固化三维结构)。虽然不想被理论约束，但是在暴露于光能量下，其中，一种类型的阴性特性的光敏引发剂能够产生引发牺牲聚合物之间交联反应以形成交联的光固化聚合物的自由基。从而，灰度色标光刻可以用来从光固化聚合物通过去除未交联的光固化聚合物而制作光固化三维结构。通常，阳性特性的光敏引发剂可以用来制备易于去除的牺牲聚合物(例如，对溶剂来说不稳定)。例如，将光固化聚合物层的一半(包括牺牲聚合物和阳性特性光敏引发剂)暴露在UV光下，而另一半则不被暴露。随后，将整个层暴露于溶剂中，溶剂溶解了暴露于紫外光下的层。虽然不想被理论约束，但是在暴露于光能量下，阳性特性的光敏引发剂产生酸。然后，在暴露于碱下，牺牲聚合物的溶解作用相对于没有暴露在光能量下的牺牲聚合物来说增加。从而，灰度色标光刻可以用来从光固化聚合物通过去除暴露的光固化聚合物而制作光固化三维结构。通常，光固化聚合物可以用在但并不局限于诸如微电子(例如，微型处理机芯片、通讯芯片和光电子芯片)，微射流技术，传感器，分析装置(例如，微量色谱法)范围中，作为牺牲材料以产生可以随后通过热分解光固化聚合物而形成光固化空气区域的光固化三维结构。另外，例如，光固化聚合物可以用作绝缘体。对于使用光固化聚合物作为牺牲材料以产生带有光固化三维结构的光固化空气区域的实施方案来说，光固化聚合物的分解应该产生足够小的气体分子以使其渗透过一种或多种包围光固化聚合物的材料(例如，聚合物罩面层)。另外，光固化聚合物应当缓慢地分解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·A·科尔，休安·比斯特鲁普·艾伦，吴肖群，克利福德·李·亨德森，
申请(专利权)人：佐治亚技术研究公司，
类型：发明
国别省市：