超親疏水表面在芯片實驗室中的應(yīng)用.pdf

1、芯片實驗室技術(shù)是指將常規(guī)化學(xué)或生物實驗室的前處理、分離、反應(yīng)及檢測等單元操作微型化并集成于方寸大小的芯片上的一類技術(shù)。近十余年來由于其深遠(yuǎn)的科學(xué)意義和廣闊的應(yīng)用背景而備受關(guān)注，得到飛速發(fā)展。芯片實驗室技術(shù)的特點在于其單元尺寸的尺度為亞毫米至微米，因而具有高通量、時間短、高效率及需要試劑量小等優(yōu)點。另一方面，從物理化學(xué)角度，由于結(jié)構(gòu)尺度小，在芯片中與表面有關(guān)的性質(zhì)，如浸潤性、電滲及表面張力等，成為主要因素。研究芯片中這些特殊表面性質(zhì)，對于

2、進(jìn)一步了解芯片中微觀物理化學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律及開發(fā)新的微單元操作技術(shù)具有重要意義。化學(xué)與生物體系絕大部分是水溶液體系，對水溶液的操縱與控制是芯片實驗室領(lǐng)域中的關(guān)鍵問題之一。因而，對芯片材料表面浸潤性的研究和調(diào)控具有重要意義。本文提出和建立了數(shù)種材料的超親疏水表面制備方法，研究了表面結(jié)構(gòu)與浸潤性的關(guān)系，以及液滴在超親疏水表面的蒸發(fā)和溶質(zhì)分配過程，并將之應(yīng)用于微陣列制備和納米粒子組裝，主要內(nèi)容如下： (1)通過溶膠凝膠法和靜電紡絲法分別制

3、作超親水表面和超疏水表面，考察液滴在不同浸潤性表面的鋪展和蒸發(fā)過程，以及液滴蒸干后殘留灰塵顆粒的聚集狀態(tài)和清洗效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與普通表面相比，由于液滴在超親疏水表面上具有移動的氣-液-固三相接觸線，溶液中的灰塵顆粒不能緊密聚集，與固體表面結(jié)合力弱，因而容易清除。為易清潔現(xiàn)象提出了新的解釋。 (2)建立一步氧化法制備超親水氧化鋁，通過優(yōu)化條件，獲得穩(wěn)定性和機械強度高的超親疏水表面。并調(diào)控電化學(xué)條件，制備不同表面結(jié)構(gòu)和粗糙度的氧化鋁表