基于局部加热的聚合物微流控通道引导自封闭方法研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cuichenyyy
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微纳米通道是微流控芯片的重要组成部分,由于流体在微尺度下具有不同于一般宏观尺度下的流动特性,因而具有许多重要应用。选择何种微纳米加工工艺从而准确、高效的获得微纳米通道成为研究的热点问题。本文以各种微纳米加工技术为主体,在玻璃基底上制备PMMA的沟槽微结构图形,并通过局部加热方式获得PMMA的微通道结构。在PMMA沟槽微结构图形的制备过程中,首先使用湿法腐蚀技术制备出单晶硅的沟槽微结构模板,其次采用紫外固化压印光刻技术(UV-NIL)在PET表面制备PUA沟槽微结构的模板,最后利用热压纳米压印技术(HE-NIL)在玻璃基片表面制备出PMMA沟槽微结构图形。在该实验过程中,分别介绍了各个工艺中实验操作及其注意事项,并阐述了各种因素对实验结果的影响。其中,基于粘附能理论对PUA模板的制备过程进行了详细分析,得出成功复制的临界深宽比,最终通过表面改性成功复制出高深宽比的PUA沟槽微结构。在PMMA沟槽微结构图形的封闭过程中,利用自制的简易设备对PMMA沟槽微结构图形顶部进行局部加热,顶部的聚合物融化后在表面张力和硅片挤压的作用下沿着沟槽侧壁往下流动,最终毛细力与大气的压力平衡形成微通道。针对实验过程中的传热问题,建立了半无限大物体瞬态传热模型,得到硅片与基片间合理相对运动速度。忽略融化后聚合物体积变化,建立几何模型探讨了微通道尺寸的控制。此外,还探究了硅片与基片间的相对运动方向与聚合物线条方向平行或垂直对于微通道制备效果的影响。这些研究为该实验提供必要的理论指导,有望为微纳米通道的制备提供了一种新方法。
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