玻璃微流道熱成型制備及其應用研究.pdf

1、微流控系統(tǒng)是采用微納尺度通道來處理和操控微小體積流體的科學和技術,是目前的研究熱點之一。當前微流控器件的主要基材是塑料,其化學穩(wěn)定性等問題已引起了人們的重視。與塑料相比,玻璃化學穩(wěn)定性好,因而大量使用在傳統(tǒng)化學、生物領域。但從上世紀90年代初微流控系統(tǒng)誕生以來,玻璃一直未獲大規(guī)模應用,主要問題在于缺乏低成本的玻璃微加工技術。本文提出一種新的低成本玻璃微流道的加工方法,并探索了其在光催化微反應器方面的應用。
　　 首先,基于MEM

2、S技術、玻璃熱成型技術和多孔材料發(fā)泡技術,確立了玻璃微流道熱成型的技術方案:正壓熱成型法和負壓熱成型法。正壓熱成型方法主要采用熱釋氣劑在高溫下分解產生的氣體作為玻璃熱成型的驅動力,在玻璃熔融狀態(tài)下產生熱形變形成玻璃微流道和微腔系統(tǒng)；負壓熱成型方法利用硅-玻璃真空陽極鍵合形成的負壓作為熱成型的驅動力。本文還重點研究了正壓熱成型的理論模型,分析了兩種熱釋氣劑:氫化鈦和碳酸鈣的分解動力學模型,建立了玻璃微流道尺寸與高溫釋氣劑用量之間的理論關系

3、。
　　 接著,本文運用實驗系統(tǒng)地研究了玻璃微流道熱成型的方法。采用熱成型實驗,研究了熱釋氣劑質量、熱成型溫度、熱成型時間對于玻璃微流道形狀和尺寸的影響；討論了附加壓力和重力等因素對于玻璃微流道成型過程的影響；運用原子力顯微鏡(AFM)測試了熱成型玻璃微流道內、外表面粗糙度；運用掃描電鏡(SEM)和能譜分析(EDX)對玻璃微流道表面進行了分析。結果表明:熱成型方法可用于制備尺寸可控的三維復雜結構的玻璃微流道,計算模型與實驗結果符