Ultrasonic Hot Embossed Polymer Microreactors for Optical Measurement of Chemical Reactions

Abstract

Ultrasonic hot embossing of polymers is an alternative to reduce fabrication costs of microreactors. An ultrasonic welding machine is used to melt a stack of thermoplastic foils and adapting them to a short-time milled aluminum mold showing the inversed design of the desired microfluidic cavities. Two micromixers were fabricated this way providing a low degree of axial dispersion and pressure loss. Stability analysis is successfully performed for a wide temperature range and high pressure. Mixing of colored aqueous solutions and neutralization reactions are implemented to both systems for defined volume flow rates and optically investigated via microscope. Reaction progress is automatically determined with a MATLAB script by reference to the consequential color change of the neutralization reaction with a color indicator. Typical mixing characteristics are identified for both mixers.

Crystal Structure of Human Soluble Adenylate Cyclase Reveals a Distinct, Highly Flexible Allosteric Bicarbonate Binding Pocket

“…Die Luer‐Verbindung musste in einem zusätzlichen Fertigungsschritt auf die Deckelfolie aufgebracht werden. Neben diesem erhöhten Aufwand trat vereinzelt der schon in 28 beobachtete Diaphragma‐Effekt auf, was sich in Rissen der Deckelfolie abzeichnete und somit die Ausschussrate der gefertigten Module erhöhte. Mit Verwendung von miniaturisierten Luer‐Kegeln 17 verringert sich auch das relativ große Totvolumen von 60 µL.…”

“…Gerade letzteres kann durch angepasste Schlauchlängen verringert werden. Analog zu den bereits detailliert analysierten Mischungsvorgängen innerhalb des auch hier verwendeten T‐Mischers 28 wurde für einen gewählten Volumenstrom von insgesamt 2 mL min −1 eine rein diffusive Vermischung erzielt. So zeigte sich für eine Neutralisationsreaktion der Farbumschlag lediglich leicht an der Phasengrenze.…”

“…So zeigte sich für eine Neutralisationsreaktion der Farbumschlag lediglich leicht an der Phasengrenze. Großaufnahmen sind in 28 gegeben. In den Nahaufnahmen der einzelnen Verweilzeitmodule wurde eine stetig intensivere Färbung deutlich, was auf ein Fortschreiten der Reaktion schließen lässt.…”

“…Das Ultraschallheißprägen ermöglicht eine exakte Fertigung selbst komplexer Strukturen bei gleichzeitiger hoher Effizienz 27. In dieser Weise hergestellte Mikromischer aus PVDF zeigen zu Mischern aus klassischen Materialien wie Glas vergleichbare Ergebnisse, was sie zu einer echten Alternative zur Durchführung einzelner Prozessschritte macht 28.…”

“…Neben generellen Anordnungskonzepten werden mehrere verschiedene Verbindungstechniken verglichen. Die Fertigung der einzelnen Module sowie die experimentellen Untersuchungen sind analog zu denen in 28.…”