Mikroskop İle Tümleştirilmiş Tek Eksenli Çekme Cihazı İle Pdms’nin Viskoelastik Karakterizasyonu

Abstract

Polidimetilsiloksan (PDMS) ayarlanabilir mekanik ve yüzey özellikleri sayesinde biyomedikal, ilaç taşıyıcı sistemler, mikroakışkan çalışmalar ve biyolojik algılayıcılarda sıklıkla kullanılmaktadır. Günümüzde PDMS kullanılarak kontrollü bir şekilde mikron-altı (submicron) boyutta yapılar inşa edilmekte ve bu yapılar kullanılarak nanoNewton-altı kuvvetler ölçülebilmektedir. PDMS yapılardaki deformasyonları doğru bir şekilde kuvvet değerlerine çevirmek için PDMS’ye en uygun bünye (constitutive) modelin oluşturulması gerekmektedir. Doğrusal olmayan mekanik özelliklere sahip PDMS’nin detaylı bir karakterizasyonu yapılmış olmasına rağmen Poisson oranı rapor edilirken PDMS’nin viskoelastik özelliği hesaba katılmamıştır. PDMS için literatürde belirtilen Poisson oranı 0.45 ile 0.5 arasında değişmektedir. Poisson oranının kullanılan gerinim tanımından bağımsız ve statik şartlarda raporlanması eksik ve hatalı bir ifadedir. PDMS için detaylı bir Poisson oranı incelemesi içeren bu çalışmada tek eksenli bir çekme düzeneği optik mikroskop ile tümleştirilerek çekme esnasında test numunesinin belirli bölgelerinden mikroskop görüntüleri alınmıştır. Poisson oranını doğru ve eksiksiz olarak tanımlamak için PDMS’nin viskoelastik özelliği ve kullanılacak gerinim tanımları hesaba katılmıştır.

Polydimethylsiloxane (PDMS) is frequently used in drug delivery systems, microfluidic devices, biomedical systems and biosensors due to its tunable mechanical and surface properties. In recent studies, the traction forces in sub-nanoNewton were measured by interpreting the deformation of PDMS micropillars which are precisely patterned at the submicron scale. Although PDMS is a well-known viscoelastic material, researchers did not take viscoelastic properties into account while reporting Poisson’s ratio. The reported Poisson’s ratio for PDMS varies between 0.45 and 0.50 and is considered time-independent despite of its viscoelasticity. Defining Poisson’s ratio as a constant without referring to any strain definition provides an incomplete and incorrect picture. In this study, a detailed study of Poisson’s ratio of PDMS will be carried out by integrating a uniaxial tensile stretcher with an optical microscope to capture images of a certain area in the field of view during stretching. We took viscoelastic properties of PDMS and strain definition into account to make a complete and proper definition of Poisson’s ratio.