基于聚二甲基硅氧烷(pdms)的复合物及其合成方法_2

文档序号:8538583阅读:来源:国知局
PCR。
[0029] 图Ila至Ilb示出了本发明的一个实施方案用于测试粘合强度的装置。具体是, 图Ila示出了送入的压缩空气(CA)的管道,控制CA压力的结头,DPI 104 300psi g,S/N气 压计和基于PDMS的复合物的样品;且图Ilb示出了装置的示意图。
[0030] 图12示出了本发明的不同实施方案使用不同粘合技术,不同基于PDMS的复合物 的粘合强度的概括结果。
[0031] 图13a至13b示出了等离子体活化粘合的过程。具体是,图13a示出了在等离子体 活化后一些-CH3基团被-OH基团替代;且图13b示出了在加热后两个-OH缩合以形成-0-。
[0032] 图14a至14j示出了本发明的不同实施方案的不同尺寸的2-D电路板。具体是, 图14a至14i示出了具有300 μ m沟道宽度的九个不同的10 X IOmm2电路板;且图14j示出 了具有900 μ m沟道宽度的A4纸尺寸的电路板。
[0033] 图15a示出了具有500x800 μ m2的沟道横截面尺寸的50 X 50mm2两层导电电路板 的俯视图。图15b至15c示出了如图15a所示的两层导电电路板的制造过程。
[0034] 图16a示出了细胞培养的装置。通过底层的微加热器且在5%-C02-调湿室中将细 胞培养芯片保持在37°C。在补充有10%的胎牛血清(FBS),100单位/mL盘尼西林和IOOmg/ mL链霉素的最小必需培养基中培养HeLa细胞。图16b示出了在显微镜下HeLa细胞的图 像。(在细胞芯片上播种后,将HeLa细胞培养20小时)。
【具体实施方式】
[0035] 如本文和权利要求中所用,"包括"指的是包括下面的组件但不排除其它组件。
[0036] 如本文和权利要求中所用,词语"简单"指的是能够容易地在任何化学品供应商处 购得的颗粒粉末。不必在内部合成颗粒粉末。
[0037] 如本文和权利要求中所用,"基于PDMS的复合物"指的是一种复合物的化学结构, 其包含至少一种导电(和磁性)颗粒成分,该成分赋予整个结构的所有或部分低电阻率(和 磁性能);其中"导电(和磁性)颗粒成分"指的是可导电的具有或不具有磁性能的微尺寸颗 粒成分,且短语"低电阻率"指的是在1〇_ 3 Ω m量级或以下的电阻率。
[0038] 如本文和权利要求中所用,短语"具有低闪点的溶剂"或"低闪点溶剂"指的是具 有低于o°c的闪点的溶剂。
[0039] 现参考图1,本发明的第一方面为合成基于PDMS的复合物的方法。所述方法的第 一步20为将导电颗粒与低闪点溶剂混合。然后在第二步22中对润湿的导电颗粒进行超声 处理,以阻止任何颗粒的聚集。然后,在第三步24中将PDMS胶体与润湿的导电颗粒混合。 在本发明的一个实施方案中,PDMS胶体包含PDMS弹性体和PDMS硬化剂。在具体实施中, PDMS胶体中PDMS弹性体和PDMS硬化剂的重量比为10:1。在第四步26中,从混合物中蒸 发低闪点溶剂。在一个实施方案中,不需加热进行低闪点溶剂的蒸发。最后,在步骤28中 将所得的混合物固化以获得基于PDMS的复合物。
[0040] 在一个实施方案中,导电颗粒选自镍、银、铁和金。在另一个实施方案中,导电颗粒 为具有1. 2 μ m至5 μ m的平均尺寸的微尺寸金属颗粒。在一个实施方案中,低闪点溶剂选 自丙酮、己烷和庚烷。
[0041] 在一个实施方案中,在室温下于通风橱中使第四步26进行24小时实施。在另一 个实施方案中,在步骤28中使用热固化。在本发明的具体实施中,通过将混合物于烤箱中 在60°C下加热48小时来实施热固化。
[0042] 根据本发明的另一方面,公开了基于PDMS的复合物。基于PDMS的复合物包括PDMS 胶体和分布在PDMS胶体内的多个导电颗粒;基于PDMS的复合物中导电颗粒的重量百分数 为 86% 至 91%。
[0043] 在一个实施方案中,导电颗粒选自镍、银、铁和金。在另一个实施方案中,导电颗粒 为具有1. 2 μ m至5 μ m的平均尺寸的微尺寸金属颗粒。
[0044] 在一个实施方案中,选择银的微尺寸颗粒作为在基于PDMS的复合物中使用的导 电颗粒。因此,在所得的基于PDMS的(Ag+PDMS)复合物中银颗粒的重量百分数为88%至 90%。而且,所得的Ag+PDMS复合物的导电率和杨氏模量分别为IO- 2SnT1至IO4SnT1和0. 9MPa 至 2. IMPa。
[0045] 在另一个实施方案中,选择镍的微尺寸颗粒作为在基于PDMS的复合物中使用的 导电颗粒。对所得的Ni+PDMS复合物施加压应力时,所产生的基于PDMS的(Ni+PDMS)复合物 的导电率小于1〇_ 3Ωπι。另外,当施加的压应力从OkPa增加至250kPa时,所产生的Ni+PDMS 复合物的电阻率下降大于7个数量级。
[0046] 某于PDMS的复合物的合成
[0047] 为了演示所要求保护的方法,下面讨论合成Ni+PDMS的一个示例性实例。首先,将 给定量的镍颗粒(例如:SigmaAldrich,颗粒尺寸<5μπι)与丙酮(闪点:_17°C)混合,以完全 润湿颗粒。超声处理15分钟以分离任何聚集的颗粒。该步骤使颗粒尺寸回到其在工厂中生 产时的尺寸,并且此步骤会使颗粒在PDMS+丙酮的溶液中更完全地扩散。PDMS (例如:Dow Corning,SYLGARD 184)包含"弹性体"和"硬化剂"。在这示例性实例中,弹性体和硬化剂以 10:1的重量比使用。将适量的PDMS弹性体加入Ni+丙酮溶液中并轻轻搅拌直到混合物变 成均相溶液。随后,将适量的PDMS硬化剂加入均相溶液中并充分搅拌。在一个具体实施例 中,利用19. 8g镍颗粒,2g PDMS弹性体和0. 2g PDMS硬化剂来合成22g90%wt的Ni+PDMS复 合物。
[0048] 将最终溶液(Ni+丙酮+PDMS弹性体+硬化剂)放入通风橱一段时间,使得蒸发掉 所有的丙酮。在一个实施方案中,上述时间段约24小时。使用具有低闪点溶剂的主要原因 为在固化前不需要加热以将溶剂排出。固化前的加热不利于合成步骤,因为当溶剂中存在 杂质时,该加热步骤使PDMS混合物开始固化并且溶剂分子会留在PDMS混合物中。然后溶 剂将难以完全蒸发。另外,形成孔隙,甚至分子可以脱掉,使得基于PDMS的复合物的导电率 将增大。
[0049] 另外,具有低闪点的溶剂的蒸发从溶液中带走热量并降低溶液的温度,当存在杂 质时其进一步降低了固化率。而且,由于丙酮蒸发的同时混合物还没有固化,因此镍颗粒和 PDMS分子可以替代最初填充有丙酮的孔隙。因此,镍颗粒更加密集地堆积(packed)在复合 物中,由此将所产生的复合物的电阻率降低。
[0050] 在丙酮蒸发后,将溶液在烤箱中于60°C下加热48小时。在合成的样品中未发现裂 纹。另外,所产生的样品为海绵状的,其可压缩且有弹性。
[0051] 在另一个示例性实施例中,将银颗粒(例如:Unist Business Corp.(上海),颗粒 尺寸~1. 2-2. 2 μ m)用作导电颗粒。如上述示例性实施例所描述的合成步骤可以应用于合 成Ag+PDMS复合物。
[0052] 某于PDMS的(Ni+PDMS)复合物的特件(无图案)
[0053] 现在讨论根据上述示例性实施例获得的Ni+PDMS复合物的特性。参考图2,对在 Ni+PDMS复合物中具有不同的镍浓度的三个柱状样品(具有52. 7mm的直径和约7mm的高度) 的电阻率进行研究,其中,测量样品在施加约32kPa的压应力之前、期间和之后的电阻。在 施加压应力之后,80%wt的Ni+PDMS复合物的电阻下降约一个数量级。相反,在施加压应力 之后,85%wt和90%w
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1