论文部分内容阅读
微流控芯片方法已受到越来越广泛的重视并正在向多种领域推进,进展迅速。但其成功,首先取决于微流控芯片的制备。目前虽有多种方法,但都不太方便于推广使用,主流的光刻等技术,条件苛刻,非一般实验室所能承受,一些稍微简单点的方法如接触印刷等,灵活性差,只适用于既定模式,流道难以随意调改。本论文对此展开了专门的研究,在对现有制备方法与技术及其发展情况进行分析的基础上,从普通实验室的实际情况出发,确定了建立一种操作简便、成本低廉、易于推广的微流控芯片制备方法的研究目标和实施方案。经过努力,取得了以下进展:
第一、建立了一种以磁铁吸力固定微铁丝为模板,利用高分子原位控制聚合来制作高聚物微流控芯片的新方法。该方法不用掩膜,不用光刻设备,无需超净环境,过程简单、省时,很容易在普通化学实验室中操作。该方法因利用了控制聚合技术而省去了封合过程,能制备无缝通道,可以消除接缝对后续应用的影响。
第二、利用上述方法,制备了具有高效混合能力的纤维束段包埋微流控芯片,能在较低雷诺准数条件下(Re≥22),实现快速、完全地混合。文中讨论了其高效混合的机理。
第三、建立了利用化学加固光刻胶,来简化玻璃微流控芯片光刻制备的方法。该方法在普通光刻胶膜曝光、显影之后,用甲醛做进一步的处理,使其形成具有三维网状结构的高强度高分子保护膜,附着在玻璃底片上,可以更有效抵抗氢氟酸的刻蚀和溶解,不必再使用单晶硅等特殊保护涂层,就能刻蚀200μm深度的玻璃芯片。
第四、利用上述简化光刻方法,设计制备了微流控比例分流阀,实现了流体的宽分流比控制分流。通过通道阻力校正,分流误差可控制在±5%以内,满足了微纳升水平的流体控制实验要求。该阀不用复杂的压力反馈调节系统,成本低廉;以玻璃为体材,耐腐蚀、抗有机溶剂,不影响后续应用。