Mikrofluidik – Innenbeschichtung

In komplexen, oft miniaturisierten und spezialisierten fluidischen Systemen werden an die inneren Oberflächen, die Kontakt mit den eingesetzten Medien haben, besondere Anforderungen gestellt. Mit Atmosphärendruck-Plasmaverfahren lassen sich die Oberflächeneigenschaften gezielt einstellen. Auf diese Weise werden Produkten wie Disposables kostengünstig und in Sekundenschnelle anspruchsvolle Funktionen verliehen.

In fluidischen Systemen aus dielektrischen Materialien wie z. B. Glas und Kunststoff lassen sich bei Atmosphärendruck elektrische kalte Plasmen zünden, die eine allseitige Beschichtung des Kanalinneren erlauben. Für die Beschichtung wird der Kanal oder Schlauch zwischen zwei Elektroden positioniert. Mittels Wechselspannung werden elektrische Felder erzeugt, die die Zündfeldstärke in dem Kanal übersteigen. Durch geeignete Wahl des Gases bzw. des Gasgemisches, das durch die Kanäle strömt, können die inneren Oberflächen in Form eines Post-Processings beschichtet oder aktiviert werden. Durch die Verwendung lokaler Elektroden lassen sich u. a. auch hydrophobe Stopps in hydrophilen Kanälen abscheiden.

Die lokale Innenbeschichtung erlaubt die Auftrennung flüssiger Mehrphasensysteme unter Ausnutzung der unterschiedlichen Oberflächenspannungen der einzelnen Phasen. Entsprechende Separatoren benötigen kleine Kanal­dimensionen oder Membranstrukturen, so dass die einzelnen Flüssigkeitsphasen mit unterschiedlichen Oberflächen in Kontakt kommen können. Die Phasen lassen sich trennen, indem das Mehrphasensystem durch eine Kanalstruktur geleitet wird, die sich in hydrophile und hydrophobe Kanäle aufspaltet. Dabei gilt: Je besser die Auslegung und Dimensionierung der Kanalstrukturen z. B. hinsichtlich Oberfläche, Volumen- und Aspektverhältnis den Durchmessern der Fluidsegmente, d. h. der Tröpfchen, entsprechen, desto vollständiger gelingt die Separation. Durch Kombination von Mikrostrukturierungstechniken und Oberflächenbeschichtungsverfahren können derartige Trennsysteme in einer breiten Materialvielfalt realisiert werden.

Vorteile

  • Allseitige Beschichtung der Oberflächen in Schläuchen und gedeckelten Kanälen
  • Realisierung fluidischer Funktionen wie hydrophober Stopp und fluidische Separation
  • Möglichkeit zum Einsatz kostengünstigerer Materialien, z.B. Kunststoff statt Glas
  • Siegelflächen von mikrofluidischen Systemen bleiben unbeschichtet

Unser Angebot

  • Hydrophobe und hydrophile Beschichtungen
  • Beschichtungen für Droplet-based Microfluidics, fluidische Separatoren und hydrophobe Stopps
  • Beratung und Prototypenfertigung
  • Chemisch reaktive Beschichtungen für die Ankopplung von Oligomeren oder Biomolekülen
  • Analytik, Funktionstests, Prozess- und Anlagenentwicklung