介電擊穿電滲流微流控芯片加工方法研究.pdf

1、微流控芯片技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種全新的分析技術(shù)，微流控芯片實(shí)驗(yàn)室包含多種功能單元以及微通道網(wǎng)絡(luò)用來完成反應(yīng)、分離和檢測功能，而各個(gè)功能單元之間樣品的運(yùn)輸依賴于液體流動(dòng)，這是微流控技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一。電滲流是微流控芯片中流體重要的操控技術(shù)，其直接利用電場對(duì)流體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，不需要設(shè)計(jì)微泵、微閥等結(jié)構(gòu)，易于集成化、微型化。
　　本文以電滲流形成的基本理論入手，推導(dǎo)電場和流場雙物理場耦合的控制方程，研究二維均勻直微通道電滲流和介電擊

2、穿電滲流的流動(dòng)情況。采用兩種加工方式制作介電擊穿電滲流微流控芯片，通過對(duì)比分析選擇性價(jià)比較優(yōu)的加工方式制作的微流控芯片進(jìn)行擊穿實(shí)驗(yàn)，并用電流監(jiān)測法測量電滲流速度。
　　(1)微流控芯片中電滲流動(dòng)的仿真分析研究。建立二維直微流道模型，設(shè)置流體參數(shù)和邊界條件，在中間一段區(qū)域間施加電壓，引起電滲流動(dòng)，使得二維流道左右兩段均產(chǎn)生壓差，并通過泰勒彌散效應(yīng)來標(biāo)記速度場的分布，以達(dá)到速度場可視化的目的。
　　(2)介電擊穿電滲流驅(qū)動(dòng)的研究

3、與仿真設(shè)計(jì)。建立類似于雙T型模型，中間擊穿壩的厚度為5μm。通過調(diào)整微通道兩端的電壓使得擊穿壩兩端的電壓達(dá)到70V，實(shí)現(xiàn)5μm壩的擊穿。然后詳細(xì)分析擊穿壩處的電勢變化情況，以及整個(gè)微流道中流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
　　(3)介電擊穿電滲流微流控芯片制備。進(jìn)行了SU-8膠轉(zhuǎn)印PDMS制作介電擊穿電滲流微流控芯片和干膜-PDMS轉(zhuǎn)印制作介電擊穿電滲流微流控芯片兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，通過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)分別得到了具有擊穿壩的微流控芯片。然后對(duì)兩種的制作方法從各個(gè)方面

4、進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　(4)微流控芯片的進(jìn)樣及介電擊穿實(shí)驗(yàn)。使用雙通道注射泵將試樣泵入微通道，初次進(jìn)樣時(shí)時(shí)出現(xiàn)了泄漏現(xiàn)象。然后針對(duì)進(jìn)樣過程中出現(xiàn)泄漏的原因進(jìn)行詳細(xì)分析和討論，對(duì)制作微流控芯片的流程進(jìn)行改進(jìn)。通過改進(jìn)步驟后制作的微流控芯片，在進(jìn)樣過程沒有出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，進(jìn)樣效果好。選擇兩塊芯片，進(jìn)行擊穿實(shí)驗(yàn)，在兩個(gè)微通道測到了穩(wěn)定的電壓，說明發(fā)生了介電擊穿。
　　(5)電滲流速度檢測。用電流監(jiān)測法對(duì)不同濃度的NaCl溶液電滲流進(jìn)