塑料微流控芯片微通道熱壓成形及鍵合工藝研究.pdf

1、微流控芯片是微全分析系統(tǒng)(Miniaturized Total Analysis System,μTAS)的主要研究方向,在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、新藥開(kāi)發(fā)、食品和環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊.聚合物材料具有加工簡(jiǎn)單、低成本、易于實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),本文研究了塑料微流控芯片微通道的熱壓成形和芯片的鍵合工藝,制作了微流控芯片,實(shí)際應(yīng)用于藥物分離檢測(cè).對(duì)微通道熱壓成形過(guò)程中,塑料力學(xué)性能對(duì)時(shí)間、溫度的依賴性進(jìn)行了研究,采用彈簧、粘壺的組合模

2、型分析了塑料在玻璃化溫度附近的粘彈性行為特征.在分析塑料玻璃化溫度附近的流變行為基礎(chǔ)上,研究了微通道熱壓過(guò)程中的材料傳熱數(shù)學(xué)模型、應(yīng)力場(chǎng)分布數(shù)學(xué)模型.根據(jù)應(yīng)力場(chǎng)分布的數(shù)學(xué)模型,應(yīng)力在芯片的分布不均勻,中央最大,邊緣最小.隨著熱壓冷卻階段壓力的提高,應(yīng)力分布的不均勻?qū)禍孛撃：蟮奈⑼ǖ啦灰恢滦缘挠绊憣⒂行У亟档?進(jìn)行了塑料微流控芯片微通道熱壓成形工藝試驗(yàn),研究了溫度、壓力和時(shí)間3個(gè)可控因素對(duì)微通道熱壓成形質(zhì)量的影響.提出了試驗(yàn)確定微通道熱

3、壓成形工藝參數(shù)的方法,并確定了選用材料的熱壓工藝參數(shù),在該工藝參數(shù)下熱壓獲得的芯片微通道復(fù)制精度高,片內(nèi)不一致性小于5％.該試驗(yàn)方法對(duì)不同廠家材料微通道熱壓成形工藝參數(shù)的確定具指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.研究了塑料微流控芯片基片和蓋片的鍵合方法,對(duì)鍵合前PMMA芯片進(jìn)行了表面預(yù)處理,采用熱粘合法實(shí)現(xiàn)了PMMA芯片的鍵合.鍵合質(zhì)量經(jīng)測(cè)量,鍵合強(qiáng)度不低于0.1Mpa.鍵合后的芯片在20mmol/L的硼砂緩沖溶液中,微通道的伏安特性的線性段為20