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、醫(yī)學、化學、新藥開發(fā)、食品和環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測等領域應用前景廣闊.聚合物材料具有加工簡單、低成本、易于實現批量生產等優(yōu)點,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,實際應用于藥物分離檢測.對微通道熱壓成形過程中,塑料力學性能對時間、溫度的依賴性進行了研究,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上,研究了微通道熱壓過程中的材料傳熱數學模型、應力場分布數學模型.根據應力場分布的數學模型,應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,應力分布的不均勻對降溫脫模后的微通道不一致性的影響將有效地降低.進行了塑料微流控芯片微通道熱壓成形工藝試驗,研究了溫度、壓力和時間3個可控因素對微通道熱壓成形質量的影響.提出了試驗確定微通道熱

3、壓成形工藝參數的方法,并確定了選用材料的熱壓工藝參數,在該工藝參數下熱壓獲得的芯片微通道復制精度高,片內不一致性小于5％.該試驗方法對不同廠家材料微通道熱壓成形工藝參數的確定具指導意義和實際應用價值.研究了塑料微流控芯片基片和蓋片的鍵合方法,對鍵合前PMMA芯片進行了表面預處理,采用熱粘合法實現了PMMA芯片的鍵合.鍵合質量經測量,鍵合強度不低于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