一种利用单通道PDMS诱导模板制备微流控芯片上双通道结构的方法与流程

一种利用单通道pdms诱导模板制备微流控芯片上双通道结构的方法
技术领域
1.本发明涉及微细加工、微流控芯片、生物医药等领域，具体涉及一种利用单通道pdms诱导模板制备微流控芯片上双通道结构的方法。


背景技术：

2.微流控芯片是一种在微米、百微米甚至毫米尺度下对流体进行精确操控的技术，它具有将生物、化学、医学、光学、物理学、力学等实验室的一些基本功能集成到一个很小面积的芯片上的能力，因此又叫做芯片实验室（lab on a chip）。由于它在生物、化学、医学、环境检测、光学等领域的巨大潜力，己经发展成为多学科交叉的崭新的研究领域。
3.微流控芯片具有传统实验方法所不具备的一些优点，比如：超低的试剂消耗、高集成度、高自动化程度、高效率、环境友好、微型化、可携带、低成本以及操控简单等，尤其在操作微量流体方面有着独特的优势。微流控技术的典型应用主要有即时诊断、材料的筛选与合成以及细胞分析等方向。
4.微流控芯片上微通道结构的制备方法有很多，例如等离子体键合技术、热压键合技术、软光刻技术、激光烧蚀技术、模塑技术、光刻及刻蚀技术等等，这些方法各有优缺点。
5.无论是国内还是国外，尚未见到能够利用单通道pdms诱导模板在微流控芯片上制备出双通道结构的相关报道。


技术实现要素：

6.本发明能够利用单通道pdms诱导模板在微流控芯片上制备出双通道结构，它打破了使用现有的单通道模板仅能制备单通道结构的规律，填补了该研究方向上的技术空白。本发明提供了一种利用单通道pdms诱导模板制备微流控芯片上双通道结构的方法。
7.本发明的技术方案是：1.一种利用单通道pdms诱导模板制备微流控芯片上双通道结构的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：单通道母版结构的光刻制备，步骤如下：s11：将基片清洗干净并在其上旋转涂覆光刻胶材料，使用s1813光刻胶在1200rpm的高速转速下涂覆40s，然后静置2分钟再将其置于90℃热板上加热5分钟，取下冷却至室温，再重复上述工艺过程3次，得到厚度为4.1μm的光刻胶涂层；s12：使用总宽度为40μm长条形图案掩膜版，其中不透光区域宽度为36μm，且正中间有4μm宽的透光区域，将其与s11中制得的s1813光刻胶涂层紧密接触，并进行光刻曝光，曝光能量125mj；s13：将曝光后的基片在5
‰
的naoh溶液中进行显影16秒，便可得到宽度为40μm的横截面形状似“凹”字的单通道母版结构；s2：单通道pdms诱导模板的制备，步骤如下：
s21：将pdms本体材料和固化剂按照体积比10:1的比例在烧杯中混合并且搅拌均匀，令该混合液在空气中静置1个小时以充分去除气泡；s22：将s21中没有气泡的混合液倾倒在s1中制备的单通道母版结构上，并使混合液完全覆盖单通道母版结构，静置1个小时，再将其整体置于65℃热板上加热1个小时使混合液固化；自然冷却至室温后将固化好的pdms材料从单通道母版结构上揭下，此时便获得了单通道pdms诱导模板；s3：微流控芯片上双通道结构的制备，步骤如下：s31：将s2中制得的单通道pdms诱导模板与清洗干净的用于制备微流控芯片的基片紧密粘附在一起，这样基片与单通道pdms诱导模板之间就形成了长条形且横截面形状似“凹”字的单通道空腔；s32：然后在单通道pdms诱导模板一侧滴入s1813光刻胶，光刻胶便会在毛细力的作用下流入单通道空腔，静置2个小时使光刻胶液体有足够的时间来填充单通道空腔；s33：然后将其整体放置在热板上加热，在110℃下加热40分钟，在此过程中，单通道空腔内s1813光刻胶中的溶剂挥发，随着溶剂的挥发，原先已被光刻胶填满的区域从最前端开始缓慢回流，由于单通道pdms诱导模板内壁与光刻胶之间存在粘附力，与单通道pdms诱导模板内壁相接触的光刻胶将粘附在空腔内壁上，同时由于单通道pdms诱导模板内部诱导结构的存在，光刻胶在回流过程中形成了双通道结构，加热40分钟后单通道pdms诱导模板内壁上的光刻胶将完全固化，此时停止加热并将基片整体冷却至室温，再将单通道pdms诱导模板揭掉，便在基片表面上制得了双通道结构。
8.所述步骤中使用的基片是硅片、玻璃片、或石英片。
9.本发明具有如下有益效果：使用单通道pdms诱导模板可以非常简单的在微流控芯片上制备出双通道结构，它打破了使用现有的单通道模板仅能制备单通道结构的规律，填补了该研究方向上的技术空白。该发明技术所用材料均容易获得，整个制作成本较低且操作简单可行，在微流控芯片上双通道结构的制备领域具有较大的应用前景。
附图说明
10.图1微流控芯片上双通道结构的制备流程图。
11.图2利用光刻技术制备的单通道母版结构的横截面照片。
12.图中：1、s1813光刻胶材料，2、基片。
13.图3使用pdms材料制备的单通道pdms诱导模板的横截面照片。
14.图中：3、pdms材料。
15.图4所制备的微流控芯片上双通道结构的横截面sem照片。
16.图中：4、基片，5、s1813光刻胶材料。
具体实施方式
17.具体实施方式：一种利用单通道pdms诱导模板制备微流控芯片上双通道结构的方法，由以下步骤完成：s1：单通道母版结构的光刻制备，步骤如下：s11：将基片清洗干净并在其上旋转涂覆光刻胶材料，使用s1813光刻胶在1200rpm
的高速转速下涂覆40s，然后静置2分钟再将其置于90℃热板上加热5分钟，取下冷却至室温，再重复上述工艺过程3次，得到厚度为4.1μm的光刻胶涂层；s12：使用总宽度为40μm长条形图案掩膜版，其中不透光区域宽度为36μm，且正中间有4μm宽的透光区域，将其与s11中制得的s1813光刻胶涂层紧密接触，并进行光刻曝光，曝光能量125mj；s13：将曝光后的基片在5
‰
的naoh溶液中进行显影16秒，便可得到宽度为40μm的横截面形状似“凹”字的单通道母版结构；s2：单通道pdms诱导模板的制备，步骤如下：s21：将pdms本体材料和固化剂按照体积比10:1的比例在烧杯中混合并且搅拌均匀，令该混合液在空气中静置1个小时以充分去除气泡；s22：将s21中没有气泡的混合液倾倒在s1中制备的单通道母版结构上，并使混合液完全覆盖单通道母版结构，静置1个小时，再将其整体置于65℃热板上加热1个小时使混合液固化；自然冷却至室温后将固化好的pdms材料从单通道母版结构上揭下，此时便获得了单通道pdms诱导模板；s3：微流控芯片上双通道结构的制备，步骤如下：s31：将s2中制得的单通道pdms诱导模板与清洗干净的用于制备微流控芯片的基片紧密粘附在一起，这样基片与单通道pdms诱导模板之间就形成了长条形且横截面形状似“凹”字的单通道空腔；s32：然后在单通道pdms诱导模板一侧滴入s1813光刻胶，光刻胶便会在毛细力的作用下流入单通道空腔，静置2个小时使光刻胶液体有足够的时间来填充单通道空腔；s33：然后将其整体放置在热板上加热，在110℃下加热40分钟，在此过程中，单通道空腔内s1813光刻胶中的溶剂挥发，随着溶剂的挥发，原先已被光刻胶填满的区域从最前端开始缓慢回流，由于单通道pdms诱导模板内壁与光刻胶之间存在粘附力，与单通道pdms诱导模板内壁相接触的光刻胶将粘附在空腔内壁上，同时由于单通道pdms诱导模板内部诱导结构的存在，光刻胶在回流过程中形成了双通道结构，加热40分钟后单通道pdms诱导模板内壁上的光刻胶将完全固化，此时停止加热并将基片整体冷却至室温，再将单通道pdms诱导模板揭掉，便在基片表面上制得了双通道结构。
18.本实施方式中所述步骤中使用的基片是硅片、玻璃片、或石英片。
19.以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，例如改变单通道母版结构的制备工艺，改变单通道pdms诱导模板的材料配比及固化方式，改变用于制备双通道结构的成型材料等等，这些改进也应视为本发明的保护范围内。