本发明专利技术公开了一种基于空间选择性诱导玻璃分相制备三维连通微通道的方法，包括以下步骤：(1)以玻璃为基底材料，保持飞秒激光聚焦于玻璃内部，在三维空间内连续移动玻璃，在玻璃内部空间选择性诱导分相结构，在玻璃内部形成刻蚀区域；所述玻璃为钠硅或钠硼硅玻璃；(2)将步骤(1)得到的玻璃置于马弗炉内进行热处理；(3)对步骤(2)得到的玻璃进行抛光，使刻蚀区域暴露在端面，然后进行酸处理，腐蚀形成微通道结构。本发明专利技术工艺简单，通道孔径均一，长度较长，通道内部形貌可以调控，无自发荧光干扰，可以应用在生物细胞检测、化学反应合成、微流体传感等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维连通微通道的制备方法，特别涉及。
技术介绍
微流体芯片可以在微米尺度内对流体进行操控，能够检测、运输、混合、分离生物细胞和化学试剂以及提供高精度的生物化学分析，在生物、化学、医疗等领域具有广泛而重要的应用。微流体芯片制备技术目前有光刻蚀技术、纳米压印刻蚀技术、飞秒微加工技术等。其中飞秒微加工技术因其具有简单、快速、高效以及可在玻璃内部实现复杂三维微通道等优势而被广泛采用。飞秒激光在玻璃内部加工微通道主要有两种方式:第一种方式是飞秒激光刻蚀光敏玻璃，然后热处理促进其光化学反应，HF酸腐蚀后形成微通道。这种方法适于加工大尺寸、空间结构复杂的微流体结构。但其缺点在于光敏玻璃自发辐射荧光严重，极大限制了微通道在光传感方面的应用；第二种方式是飞秒激光刻蚀熔融石英玻璃，HF酸腐蚀激光损伤区域形成微通道。熔融石英玻璃从紫外到近红外区域具有良好的透过性，且无明显的自发辐射荧光效应，因此微通道可以应用到光流控器件上。但其缺点在于制备的微通道受酸腐蚀后碎肩在通道内堵塞影响，微通道长度有限且尺寸不均一，因而影响了其应用。另外，上述两种传统方式制备的微通道内部形貌单一，无法根据具体的应用需求做出调整，例如对通道内的流体进行扰动，控制流体的流速，提高两相溶液的混合程度等。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供，制备工艺简单，制备得到的三维连通微通道直径均一，且通道内部微结构可以调控。本专利技术的目的通过以下技术方案实现:—种基于空间选择性诱导玻璃分相制备三维连通微通道的方法，包括以下步骤:(I)以玻璃为基底材料，保持飞秒激光聚焦于玻璃内部，在三维空间内连续移动玻璃，在玻璃内部空间选择性诱导分相结构，在玻璃内部形成刻蚀区域；所述玻璃为钠硅或钠硼硅玻璃；(2)将步骤(I)得到的玻璃置于马弗炉内进行热处理；(3)对步骤(2)得到的玻璃进行抛光，使刻蚀区域暴露在端面，然后进行酸处理，腐蚀形成微通道结构。步骤(I)所述玻璃的组分为XS12-YB2O3-ZNa2O，其中Si02、B2O3JP Na2O三个组分的摩尔百分比含量为50%彡X彡85%,0%^ Y彡40%,5%^ Z彡25%。步骤(I)所述飞秒激光的重复频率大于ΙΟΟΚΗζ，激光功率大于500mW，采用的聚焦物镜数值孔径范围为0.2?0.9。步骤(I)所述保持飞秒激光聚焦于玻璃内部，具体为:保持飞秒激光聚焦于玻璃内部，聚焦点距玻璃表面ΙΟμπι以下。步骤(I)所述续移动玻璃，具体为:以I μπι/s?lmm/s的速度连续移动玻璃。步骤(2)所述热处理，具体为:热处理温度为500°C?700°C，保温时间I?10小时。步骤(3)所述酸处理，具体为:采用质量分数为0.1%?20% HF酸处理I?10小时。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果:(I)本专利技术克服了传统激光制备玻璃微通道存在的长度较短、通道孔径不均一，无法加工复杂三维通道结构的缺点，制备工艺简单，制备得到的三维连通微通道直径均一，长度可达lm。(2)采用本专利技术的制备方法，在微通道内部形成可控微结构，有利于促进微流体的物理化学反应。(3)采用本专利技术的制备方法制备的三维连通微通道，微通道无自发辐射荧光效应，可以应用在生物细胞检测、化学反应合成、微流体传感等领域。【附图说明】图1a为实施例1中玻璃微通道横截面的扫描电子显微镜照片。图1b为图1a中方框内的局部放大扫描电子显微镜照片。图2a为实施例2中玻璃微通道横截面的扫描电子显微镜照片。图2b为图2a中方框内的局部放大扫描电子显微镜照片。图3a为实施例3中玻璃微通道横截面的扫描电子显微镜照片。图3b为图3a中方框内的局部放大扫描电子显微镜照片。【具体实施方式】下面结合实施例，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1本实施例采用的玻璃组分为79Si02_21Na20，本实施例的基于空间选择性诱导玻璃分相制备三维连通微通道的方法，包括以下步骤:(I)以玻璃为基底材料，保持飞秒激光聚焦于玻璃内部，在三维空间内以5μπι/s的速度连续移动玻璃，在玻璃内部空间选择性诱导分相结构；其中，飞秒激光重复频率500ΚΗζ,脉宽370fs，功率1.2W，采用NA = 0.85的显微物镜使激光聚焦于玻璃内部，聚焦点距表面300 μ m ;(2)将步骤(I)得到的玻璃置于马弗炉内于575°C保温3小时；(3)对步骤(2)得到的玻璃，进行侧面抛光，使激光刻蚀区域暴露在端面，然后把玻璃浸泡在浓度为15%的HF酸溶液内，并置于超声器内低频震荡2小时，腐蚀形成微通道结构。图1a为本实施例中玻璃微通道横截面的扫描电子显微镜照片，由图可以看出通道具有连通性，长度1mm左右，直径30 μ m左右且较为均一。图1b为图3a中局部放大扫描电子显微镜照片，由图可以看出通道底部为连续凹凸起伏的形貌。浸入罗丹明溶液后，在共聚交荧光显微镜下荧光发光图像，可以看出罗丹明均匀的分布在通道内，证明微通道具有良好的连通性。实施例2玻璃组分与实施例1相同，并且制备的反应条件和工艺均与实施例1相同，不同的是实施例2中所采用的显微物镜数值孔径为0.55。图2a为实施例2中玻璃微通道横截面的扫描电子显微镜照片，由图可以看出通道具有连通性，长度1mm左右，直径30 μ m左右且较为均一。图2b为图2a中局部放大扫描电子显微镜照片，由图可以看出通道底部为连续凸起的形貌。实施例2制备的微通道浸入罗丹明溶液后，罗丹明均匀分布通道内，连通性良好。实施例3玻璃组分与实施例1相同，并且制备的反应条件和工艺均与实施例1相同，不同的是实施例3中所采用的显微物镜数值孔径为0.45。图3a为实施例3中玻璃微通道横截面的扫描电子显微镜照片，由图可以看出通道具有连通性，长度1mm左右，直径30 μm左右且较为均一。图3b为图1a中局部放大扫描电子显微镜照片，由图可以看出通道结构为点串空洞连接而成。实施例3制备的微通道浸入罗丹明溶液后，罗丹明均匀分布通道内，连通性良好。实施例4本实施例的玻璃组分为50Si02-40B203_10Na20，并且制备的反应条件和工艺均与实施例1相同，不同的是实施例4中所采用的激光功率为1.4W。本实施例制备的玻璃微通道具有连通性，长度1mm左右，直径50 μ m左右且较为均一，通道底部为连续凹凸起伏的形貌。实施例4制备的微通道浸入罗丹明溶液后，罗丹明均匀分布通道内，连通性良好。本实施例得到的玻璃微通道的测试结果与实施例1类似，再次不再赘述。实施例5本实施例的玻璃组分为85Si02-10B203_5Na20，并且制备的反应条件和工艺均与实施例I相同，不同的是实施例5中所采用的热处理温度为700°C。本实施例制备的玻璃微通道具有连通性，长度1mm左右，直径60 μ m左右且较为均一，通道底部为连续凹凸起伏的形貌。实施例5制备的微通道浸入罗丹明溶液后，罗丹明均匀分布通道内，连通性良好。本实施例得到的玻璃微通道的测试结果与实施例1类似，再次不再赘述。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。【主本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于空间选择性诱导玻璃分相制备三维连通微通道的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以玻璃为基底材料，保持飞秒激光聚焦于玻璃内部，在三维空间内连续移动玻璃，在玻璃内部空间选择性诱导分相结构，在玻璃内部形成刻蚀区域；所述玻璃为钠硅或钠硼硅玻璃；(2)将步骤(1)得到的玻璃置于马弗炉内进行热处理；(3)对步骤(2)得到的玻璃进行抛光，使刻蚀区域暴露在端面，然后进行酸处理，腐蚀形成微通道结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周时凤，于泳泽，谌业勤，张航，邱建荣，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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