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Erschienen in: Microsystem Technologies 4/2020

25.09.2019 | Technical Paper

Laser-assisted surface processing for functionalization of polymers on micro- and nano-scale

verfasst von: Jan-Hendric Rakebrandt, Yijing Zheng, Heino Besser, Tim Scharnweber, Hans Jürgen Seifert, Wilhelm Pfleging

Erschienen in: Microsystem Technologies | Ausgabe 4/2020

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Abstract

Rapid manufacturing of functionalized polymers enable a cost-efficient method for many applications in the biological, and medical sector. Laser structuring techniques differ for fast fabrication processes of thermoplastics. Here we report on direct UV laser ablation of polystyrene and polydimethylsiloxane to control wettability and bio-compatibility. For this purpose contact angle measurements and L929 cell growth experiments were performed as function of laser and process parameters. This work also describes the potential of laser-assisted hot embossing which has been introduced to replicate pre-fabricated micro- and nano-sized structures onto polymers proving it to be a cost-efficient and flexible method for surface functionalization. Therefore, pre-fabricated laser-induced periodic surface structures have been manufactured as mould inserts using ultrafast laser radiation near the ablation threshold. These mould inserts can also be made of nickel, silicon or glass proving laser-assisted hot embossing to be a versatile tool for the functionalization of thermoplastics and meet the requirements for modern manufacturing with regard to quality and production flexibility.

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Literatur
Zurück zum Zitat Lazare S, Hoh P, Baker J, Srinivasan R (1984) Controlled modification of organic polymer surfaces by continuous wave far-ultraviolet (185 nm) and pulsed-laser (193 nm) radiation: XPS studies. J Am Chem Soc 106:4288–4290CrossRef Lazare S, Hoh P, Baker J, Srinivasan R (1984) Controlled modification of organic polymer surfaces by continuous wave far-ultraviolet (185 nm) and pulsed-laser (193 nm) radiation: XPS studies. J Am Chem Soc 106:4288–4290CrossRef
Zurück zum Zitat Liu X, Prinz S, Besser H, Pfleging W, Wissmann M, Vannahme C, Guttmann M, Mappes T, Köber S, Koos C, Lemmer U (2014) Organic semiconductor distributed feedback laser pixels for lab-on-a-chip applications fabricated by laser-assisted replication. Faraday Discuss 174:153–164. https://doi.org/10.1039/C4FD00077C CrossRef Liu X, Prinz S, Besser H, Pfleging W, Wissmann M, Vannahme C, Guttmann M, Mappes T, Köber S, Koos C, Lemmer U (2014) Organic semiconductor distributed feedback laser pixels for lab-on-a-chip applications fabricated by laser-assisted replication. Faraday Discuss 174:153–164. https://​doi.​org/​10.​1039/​C4FD00077C CrossRef
Zurück zum Zitat Liu X, Lebedkin S, Besser H, Pfleging W, Prinz S, Wissmann M, Schwab PM, Nazarenko I, Guttmann M, Kappes MM, Lemmer U (2015) Tailored surface-enhanced raman nanopillar arrays fabricated by laser-assisted replication for biomolecular detection using organic semiconductor lasers. ACS Nano 9:260–270. https://doi.org/10.1021/nn506589a CrossRef Liu X, Lebedkin S, Besser H, Pfleging W, Prinz S, Wissmann M, Schwab PM, Nazarenko I, Guttmann M, Kappes MM, Lemmer U (2015) Tailored surface-enhanced raman nanopillar arrays fabricated by laser-assisted replication for biomolecular detection using organic semiconductor lasers. ACS Nano 9:260–270. https://​doi.​org/​10.​1021/​nn506589a CrossRef
Zurück zum Zitat Worgull M (2009) Hot embossing—theory and technology of microreplication. Elsevier, New York (ISBN-13:978-0-8155-1579-1) Worgull M (2009) Hot embossing—theory and technology of microreplication. Elsevier, New York (ISBN-13:978-0-8155-1579-1)
Metadaten
Titel
Laser-assisted surface processing for functionalization of polymers on micro- and nano-scale
verfasst von
Jan-Hendric Rakebrandt
Yijing Zheng
Heino Besser
Tim Scharnweber
Hans Jürgen Seifert
Wilhelm Pfleging
Publikationsdatum
25.09.2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Microsystem Technologies / Ausgabe 4/2020
Print ISSN: 0946-7076
Elektronische ISSN: 1432-1858
DOI
https://doi.org/10.1007/s00542-019-04633-7

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