基于局部加熱的聚合物微流控通道引導(dǎo)自封閉方法研究.pdf

1、微納米通道是微流控芯片的重要組成部分，由于流體在微尺度下具有不同于一般宏觀尺度下的流動(dòng)特性，因而具有許多重要應(yīng)用。選擇何種微納米加工工藝從而準(zhǔn)確、高效的獲得微納米通道成為研究的熱點(diǎn)問題。本文以各種微納米加工技術(shù)為主體，在玻璃基底上制備PMMA的溝槽微結(jié)構(gòu)圖形，并通過局部加熱方式獲得PMMA的微通道結(jié)構(gòu)。
　　在PMMA溝槽微結(jié)構(gòu)圖形的制備過程中，首先使用濕法腐蝕技術(shù)制備出單晶硅的溝槽微結(jié)構(gòu)模板，其次采用紫外固化壓印光刻技術(shù)(UV-

2、NIL)在PET表面制備PUA溝槽微結(jié)構(gòu)的模板，最后利用熱壓納米壓印技術(shù)(HE-NIL)在玻璃基片表面制備出PMMA溝槽微結(jié)構(gòu)圖形。在該實(shí)驗(yàn)過程中，分別介紹了各個(gè)工藝中實(shí)驗(yàn)操作及其注意事項(xiàng)，并闡述了各種因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。其中，基于粘附能理論對PUA模板的制備過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，得出成功復(fù)制的臨界深寬比，最終通過表面改性成功復(fù)制出高深寬比的PUA溝槽微結(jié)構(gòu)。
　　在PMMA溝槽微結(jié)構(gòu)圖形的封閉過程中，利用自制的簡易設(shè)備對PMMA

3、溝槽微結(jié)構(gòu)圖形頂部進(jìn)行局部加熱，頂部的聚合物融化后在表面張力和硅片擠壓的作用下沿著溝槽側(cè)壁往下流動(dòng)，最終毛細(xì)力與大氣的壓力平衡形成微通道。針對實(shí)驗(yàn)過程中的傳熱問題，建立了半無限大物體瞬態(tài)傳熱模型，得到硅片與基片間合理相對運(yùn)動(dòng)速度。忽略融化后聚合物體積變化，建立幾何模型探討了微通道尺寸的控制。此外，還探究了硅片與基片間的相對運(yùn)動(dòng)方向與聚合物線條方向平行或垂直對于微通道制備效果的影響。這些研究為該實(shí)驗(yàn)提供必要的理論指導(dǎo)，有望為微納米通道的制