微流控芯片的加工及流体控制技术

微流控芯片的加工技术

微细加工技术是微流控芯片发展的前提条件，微流控芯片的制作技术首先起源于制造半导体及集成电路芯片所广泛采用的光刻(Lithography)和蚀刻技术(Etching)，目前已经广泛地用于硅片、玻璃和石英等基质材料上微流体网络的制作。其微制造工艺为：首先通过光学制板照相技术制备包括微流控芯片图案的掩模，制备好的掩模通常是镀有铬层的石英玻璃板；然后用甩胶机均匀地在芯片表面涂敷一层光刻胶，在紫外光下进行曝光，显影。上述工作完成之后，用相应的腐蚀剂对芯片进行蚀刻，蚀刻完成后，去除剩余的光刻胶便可获得所需的芯片微细结构。该方法工艺周期长、制作成本高，但其微加工技术非常成熟。

与硅片、玻璃材料不同的是，可用于微流控芯片加工制作的高分子聚合物种类繁多，而且各材料之间的物理化学性质差别很大，所以它们的微加工技术表现出了一定的多样性，目前主要有模塑法、热压法、LIGA 技术、激光烧蚀技术和软光刻法等。模塑法(Injection Molding)是指通过光刻掩模技术制得凸起的微流控芯片阳模，然后在阳模上浇注液态的高分子聚合物，当高分子聚合物完全固化后将其与阳模剥离即可得到具有微流体网络的基片，适宜采用模塑法的高分子材料应该具有很低的黏度和很低的固化温度，如 PDMS，环氧树脂，聚四氟乙烯等材料。

热压法也是一种需要阳模的微流控芯片制造技术，该技术主要利用了高分子聚合物的玻璃转化温度。与模塑法相比，热压法制得的微通道重复性较差，而且管道易产生变形，操作条件相对苛刻。该方法主要应用于热塑性材料的加工，如 PMMA 和 PC 等。激光烧蚀(Laser Ablation)是一种新型的微细加工技术，它是通过紫外激光降解高分子聚合物，适宜激光烧蚀加工的材料有 PMMA、聚苯乙烯、硝化纤维等。

微流控芯片的微流体控制技术

微流体操纵技术是微流控芯片技术中最重要的一个研究领域之一，一般可分为恒压泵和恒流泵，恒压泵主要是指压力不变，流量的自然变化。恒流板是指流量不变，压力的自然变化。同时，实验室微量注射泵也是微流控芯片进样设备的主要选择方向。具体选择哪款输送泵需要结合研究者的具体实验要求来确定。