Através da aplicação de microusinagem com laser de femtossegundos é possível fazer ablação de cavidades com precisão de poucos μm. Se comparado com o processo de litografia, por exemplo, apresenta algumas vantagens como poder ser aplicada em praticamente qualquer tipo de substrato e utilizar tecnologia simples de usinagem assistida por computador para a geração de perfis de duas ou três dimensões. O objetivo deste trabalho foi estudar estratégias e parâmetros com laser de femtossegundos para ablação dos polímeros poliestireno e polidimetilsiloxano (PDMS), de forma a afetar o mínimo possível as características das regiões adjacentes à usinagem. Como exemplos de aplicações, temos o primeiro material que tem sido texturizado para cultura controlada de células do coração e o segundo que faz parte da estrutura de certos circuitos microfluídicos. A fim de se fazer um levantamento dos limiares de ablação destes materiais, foram utilizadas as técnicas D-Scan e regressão de diâmetro. Diversos traços foram realizados variando-se as velocidades de deslocamento da amostra. Com isso, foram analisados os efeitos de incubação e a relação da sobreposição de pulsos com a largura dos traços criados. Por fim foram incluídos incrementos laterais entre os traços, obtendo-se uma área ablacionada. Procurou-se variar a frequência dos pulsos nos experimentos para investigar o aparecimento de um possível efeito térmico com diferentes intervalos de tempo entre pulsos consecutivos. Foram conseguidos parâmetros em que é possível realizar a ablação de pontos, traços e superfícies sem aparente fusão do material. Porém observou-se que o aspecto do perfil ablacionado não tem a tendência de ficar liso e uniforme. Os resultados demonstram a enorme variedade de combinações e parâmetros que podem ser obtidos com a técnica de microusinagem com laser de femtossegundos e favorecem o estudo do processamento destes polímeros. / Through the use of femtosecond laser micromachining, it is possible to ablate cavities with accuracy in the order of a few micrometers. Compared with lithography process, for example, it has some advantages such as being able to be applied to virtually any type of substrate and using simple computer assisted machining technology for the generation of two or three dimensional profiles. The objective of this work was to study strategies and parameters with femtosecond lasers for the ablation of polystyrene and PDMS polymers, in order to affect, as little as possible, the characteristics of these materials. As examples of applications, the first material has been textured for controlled culture of heart cells and the second is used in microfluidic circuits. In order to find out the ablation thresholds of these materials, the D-Scan technique and diameter regression were used. Several traces were performed by varying the sample displacement velocities. Thus, the effects of incubation and the relation of the overlapping of pulses with the width of the traces created were analyzed. Finally, lateral increments were included between the traces, obtaining an ablated area. It was attempted to vary the pulse frequency in the experiments to investigate the appearance of a possible thermal effect with different time intervals between consecutive pulses. Parameters were obtained in which it is possible to perform the ablation of points, traces and surfaces without apparent melting of the material. However, it has been observed that the aspect of the ablated profile does not tend to be smooth and uniform. The results demonstrate the enormous variety of combinations and parameters that can be obtained with the femtosecond laser micromachining technique and favor the study of the processing of these polymers.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-22072019-074048 |
| Date | 18 June 2019 |
| Creators | Júnior, Jedaías Teófilo Pereira |
| Contributors | Rossi, Wagner de |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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