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、醫(yī)學等領(lǐng)域應用廣泛。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)動要求，因此需要對聚合物微流控芯片進行表面親水改性。等離子體表面改性等傳統(tǒng)的改性方法有諸多缺點，如改性工藝復雜，能耗大，片間差異性高，改性過程中可能對基體造成損傷等，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其進行親水改性，實驗證明，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。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）基于浸潤模型，研究了固體表面浸潤性理論和不同模型中固體表面接觸角的關(guān)系表達式。通過毛細管理論研究了微流控芯片微通道內(nèi)的液體驅(qū)動原理，詳細研究了矩形微通道內(nèi)液體的流速與通道浸潤性的關(guān)系，得到給定液體在給定矩形微通道內(nèi)流動時，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理及各個過程的反應方程式。
　　（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合劑法和添加聚乙二醇的無絡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。通過實驗測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。
　　（3）通過改性后基片表面的接觸角和流動性檢測研究了涂層的親水性。首先采用對多組基片表面進行接觸角測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量研究了涂層的接觸角時效性，最后通過記錄去離子水流經(jīng)微通道的時間研究了微通道內(nèi)的流動穩(wěn)定性。實驗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效性，且微通道內(nèi)有良好的流動穩(wěn)定性。通過不同涂層間的數(shù)據(jù)對比可得