基于溶膠凝膠法的聚合物微流控芯片表面親水涂層制備研究.pdf

1、聚合物微流控芯片在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。由于聚合物表面的親水能力不足以滿足微流控芯片內(nèi)的液體驅(qū)動(dòng)要求，因此需要對(duì)聚合物微流控芯片進(jìn)行表面親水改性。等離子體表面改性等傳統(tǒng)的改性方法有諸多缺點(diǎn)，如改性工藝復(fù)雜，能耗大，片間差異性高，改性過程中可能對(duì)基體造成損傷等，因此不適用于聚合物微流控芯片的表面親水改性。本文采用溶膠-凝膠法在聚合物微流控芯片表面制備納米涂層對(duì)其進(jìn)行親水改性，實(shí)驗(yàn)證明，該方法能夠有效解決傳統(tǒng)改性方法面臨的問題，能

2、夠滿足聚合物微流控芯片的表面改性需求。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）基于浸潤(rùn)模型，研究了固體表面浸潤(rùn)性理論和不同模型中固體表面接觸角的關(guān)系表達(dá)式。通過毛細(xì)管理論研究了微流控芯片微通道內(nèi)的液體驅(qū)動(dòng)原理，詳細(xì)研究了矩形微通道內(nèi)液體的流速與通道浸潤(rùn)性的關(guān)系，得到給定液體在給定矩形微通道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，液體流速與微通道內(nèi)壁接觸角成反比的結(jié)論。通過前驅(qū)體的水解和縮聚過程研究了溶膠的形成機(jī)理及各個(gè)過程的反應(yīng)方程式。
　　（2）通過溶膠-凝膠法

3、配制了 TiO2和 SiO2兩種溶膠，利用浸漬提拉法在基片表面制備了兩種不同性質(zhì)的親水涂層。首先以鈦酸丁酯為前驅(qū)體，乙醇為溶劑，硝酸為催化劑，通過添加二乙醇胺和乙酰丙酮的雙絡(luò)合劑法和添加聚乙二醇的無絡(luò)合劑法分別制備了接觸角為15~20°和40~50°之間的TiO2親水涂層，然后以正硅酸乙酯為前驅(qū)體，乙醇為溶劑，硝酸為催化劑制備了接觸角為50~60°之間的SiO2親水涂層。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得兩種親水涂層表面均有羥基產(chǎn)生，且涂層表面羥基含量越多親

4、水性越好，表明羥基的存在是涂層具有良好親水性的原因。
　?。?）通過改性后基片表面的接觸角和流動(dòng)性檢測(cè)研究了涂層的親水性。首先采用對(duì)多組基片表面進(jìn)行接觸角測(cè)量的方式研究了涂層的接觸角片間差異性，然后通過間斷性的接觸角測(cè)量研究了涂層的接觸角時(shí)效性，最后通過記錄去離子水流經(jīng)微通道的時(shí)間研究了微通道內(nèi)的流動(dòng)穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明本文制備的兩種親水涂層均有較好的接觸角片間差異性和時(shí)效性，且微通道內(nèi)有良好的流動(dòng)穩(wěn)定性。通過不同涂層間的數(shù)據(jù)對(duì)比可得