基底表面微流控的方法技术

本发明专利技术公开了一种基底表面微流控的方法，其包括对基底进行修饰处理，在基底表面制作液体流动的预图案，利用亲疏水原理，使溶剂沿图案流动，通过电学加热的方法，控制溶剂定向流动，在溶剂掺杂染料分子定向输送与稀释，此方法提供了微流控技术的另一种途径。能通过亲疏水表面图案实现液体选择流动，能通过控制亲疏水表面图案线宽的不同控制液体流动速度快慢，能通过电学选区加热实现表面微流控，还能通过表面微流定向控输送有机功能分子。本发明专利技术克服了传统制作工艺的苛刻要求，又突破了传统表面微流控技术发展的瓶颈，而且对仪器与环境的要求较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微结构器件的制备方法，特别是涉及一种表面微流控的方法，应用于微结构器件的制备

技术介绍
微流控技术是指在基地内通过制造微管道处理或者操控微小流体的技术，而表面微流控是指通过对基地表面进行处理，在基地表面实现微流控技术。近年来，微全分析系统最大限度地将分析实验室的功能转移到便携的分析设备中或芯片上，极大的节约了研究成本，提高了实验分析的精确性，并实现分析系统的个人化和家用化，被称为“芯片实验室”的微流控技术，是中发展最快、最有研究前景的一个领域。 表面微流控以其 ①系统高度微型化、集成化; ②试剂消耗量小; ③高通量分离、检测，且选择性好; ④分析速度快; ⑤成本低的特点，引起了学者们的广泛关注，并且广泛应用于化学、材料、生物、药物分析、医学诊断领域。其主流的制作方法主要有传统微流控法与传统表面微流控法。传统微流控法主要包括光刻绕注法、机械加工法、热压法、模塑法、刻蚀法等。但是传统的制备方法都有一些制备上的缺点和局限性，并且难以避免１）微通道结构的设计与制造；２）微纳尺度流体的驱动与控制；３）微流控器件及系统的集成与封装等繁琐的步骤，大大阻碍了微流控芯片的普及和推广。例如：机械加工法基于精密机械或者激光雕刻技术，在硬质材料如硅片、玻璃、亚克力板等表面加工出凹槽的方法得到微尺度槽道，该方法得到的通道密封较困难，通道壁面的粗糙度难以控制，通道透光生能也易受影响。传统表面微流控法主要通过基底表面的亲疏水不同实现液体的选择性流动，其方法的有点是，摒弃了繁琐的传统微流控技术中管道的制作方法，检测方法更加便捷，成为最有望取代传统方法的技术。但是其方法也有明显的缺陷，最主要的问题就是难以实现传统方法对液体的精确控制，从而变成了此方法的发展瓶颈。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基底表面微流控的方法，能通过亲疏水表面图案实现液体选择流动，能通过控制亲疏水表面图案线宽的不同控制液体流动速度快慢，能通过电学选区加热实现表面微流控，还能通过表面微流定向控输送有机功能分子。本专利技术基底表面微流控的方法包括对基底进行修饰处理，在基底表面制作液体流动的预图案，利用亲疏水原理，使溶剂沿图案流动，通过电学加热的方法，控制溶剂定向流动，在溶剂掺杂染料分子定向输送与稀释，本专利技术方法提供了微流控技术的另一种途径。为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用下述技术方案：一种基底表面微流控的方法，包括如下步骤：a. 选取基底，采用疏水性物质或者亲水性物质作为修饰剂，对基底表面进行修饰处理，在基底表面上形成修饰表层，制得疏水性基底或者亲水性基底；b. 在经过所述步骤a修饰处理过的基底上引入预图案；c. 向经过所述步骤a修饰过处理的基底上的预图案上转移设定量的液体材料，利用基底上的预图案的表面和基底其他表面的亲疏水性质不同，使液体材料仅仅沿着基底上的预图案的线条延伸方向进行流动，形成液体材料微流，通过在所述步骤a中控制基底上的预图案线宽变化与液体材料的温度变化，来控制液体材料微流的流速和液体材料形成的微流区域图案的尺寸。本专利技术通过图案线宽的变化以及基底表面温度的不同实现溶剂流动速度的控制，客服了传统微流控技术的阀门安装以及传统表面微流控技术中流速难以控制的问题。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤c中，通过控制基底上的预图案的材料温度变化来控制液体材料的温度变化，形成液体材料微流。作为本专利技术的一种进一步优选的技术方案，在所述步骤c中，利用电学加热的方法，通过电学选区，使基底上的预图案的整体或局部与外部电路连接，形成外联电路系统，通过控制外联电路系统施加到基底上的预图案的电流，对基底上的预图案的整体或局部进行加热，通过控制基底上的预图案的整体温度变化或局部温度变化，来控制流经基底上的预图案的整体区域或局部区域的液体材料微流的温度变化，进而来设定液体材料微流的流动轨道路径，使液体材料微流仅沿着基底上的预图案进行定向流动。本专利技术利用电学控制来实现表面微流控的方法，通过使用亲疏水基底，实现微流控溶剂的选区流动，就克服了传统微流控技术使用微流管道控制液体的弊端；通过电学选区加热，实现图案化基底表面的温度变化，从而控制溶剂的定向流动，克服了传统表面微流控技术流体方向不能控制的问题。作为本专利技术的另一种进一步优选的技术方案，在所述步骤c中，通过控制基底温度变化来控制基底上的预图案的材料温度变化。作为本专利技术上述方案的进一步优选的技术方案，驱动液体材料微流沿着基底上的预图案的线条延伸方向进行流动时，所述液体材料是由掺杂有机功能分子材料的分散剂制成的分散液，或者是由掺杂有机功能分子材料的溶剂制成的溶液，其中，有机功能分子材料以溶剂为载体液，通过基底上的预图案的表面上的液体材料微流驱动作用，使液体材料微流携带着有机功能分子材料，沿着基底上的预图案进行定向输送。本专利技术能实现利用表面微流控输送有机功能分子。上述有机功能分子材料优选采用NPB或Alq3材料。上述基底优选采用半导体材料片、玻璃片、陶瓷片、有机材料片和复合材料片中的任意一种材料片或经化学修饰的上述材料的基片。上述基底优选采用硅、氧化硅、硅酸盐、氧化铝和有机材料中的任意一种材料或任意几种材料的复合材料制成。上述修饰剂优选采用氯硅烷、氟硅烷或HMDS。在基底上制备预图案时，优选通过电子束光刻、光学光刻、软光刻、掩膜或扫描探针显微镜光刻方法，在基底上制备预图案材料的吸附区。在基底上制备预图案时，预图案材料的吸附区优选由在基底上沉积有利于有机材料沉积的材料形成。在基底上制备预图案时，所选择使用的有利于有机材料沉积的材料优选采用钛、金、银和其他相对于基底有不同表面能的材料中的任意一种材料或任意几种的复合材料。驱动液体材料沿着基底上的预图案的线条延伸方向进行流动时，优选采用的液体材料为蜡烛或2-羟乙基吡啶材料。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：1. 本专利技术表面微流控方法发生在基底表面，克服了传统微流控技术中苛刻的实验条件、精密的实验仪器要求，克服的表面微流控技术中难以实现溶剂流向难以控制的问题；2. 本专利技术能在实验环境方面，实现了大气环境中的表面微流控；3. 本专利技术在动力方面不要特殊的推动装置，仅仅利用电流的加热控制流动与静止，通过简单得调控电流大小以及改变线宽即可实现液体的流速控制；4. 本专利技术在实验仪器方面不需要特殊的管道制作工具，仅仅利用成熟的图案化技术实现芯片的制作；5. 本专利技术在检测方面，液体不需要在特殊的管道中流动，使检测与应用更趋于方便；5. 本专利技术克服了传统制作工艺的苛刻要求，又突破了传统表面微流控技术发展的瓶颈，而且对仪器与环境的要求较低。附图说明图1为本专利技术实施例一在均匀加热状况下，蜡烛在亲疏水基底表面，在不同线宽下流动的图像。图2为本专利技术实施例二在亲疏水表面均匀加热时蜡烛流动的图像。图3为本专利技术实施例三在亲疏水表面使用电流选择性加热时蜡烛流动图像。图4为本专利技术实施例四用电流加热定向输送有机染料分子的图像。图5为本专利技术实施例五用电流分别加热输送不同有机染料分子的图像。图6为本专利技术实施例五用电流分别加热输送不同有机染料分子的线路发光图像。具体实施方式本专利技术的优选实施例详述如下：实施例一：在本实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基底表面微流控的方法，其特征在于，包括如下步骤：a. 选取基底，采用疏水性物质或者亲水性物质作为修饰剂，对基底表面进行修饰处理，在基底表面上形成修饰表层，制得疏水性基底或者亲水性基底；b. 在经过所述步骤a修饰处理过的基底上引入预图案；c. 向经过所述步骤a修饰过处理的基底上的预图案上转移设定量的液体材料，利用基底上的预图案的表面和基底其他表面的亲疏水性质不同，使液体材料仅仅沿着基底上的预图案的线条延伸方向进行流动，形成液体材料微流，通过在所述步骤a中控制基底上的预图案线宽变化与液体材料的温度变化，来控制液体材料微流的流速和液体材料形成的微流区域图案的尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种基底表面微流控的方法，其特征在于，包括如下步骤：a. 选取基底，采用疏水性物质或者亲水性物质作为修饰剂，对基底表面进行修饰处理，在基底表面上形成修饰表层，制得疏水性基底或者亲水性基底；b. 在经过所述步骤a修饰处理过的基底上引入预图案；c. 向经过所述步骤a修饰过处理的基底上的预图案上转移设定量的液体材料，利用基底上的预图案的表面和基底其他表面的亲疏水性质不同，使液体材料仅仅沿着基底上的预图案的线条延伸方向进行流动，形成液体材料微流，通过在所述步骤a中控制基底上的预图案线宽变化与液体材料的温度变化，来控制液体材料微流的流速和液体材料形成的微流区域图案的尺寸。2.根据权利要求1所述基底表面微流控的方法，其特征在于：在所述步骤c中，通过控制基底上的预图案的材料温度变化来控制液体材料的温度变化，形成液体材料微流。3.根据权利要求2所述基底表面微流控的方法，其特征在于：在所述步骤c中，利用电学加热的方法，通过电学选区，使基底上的预图案的整体或局部与外部电路连接，形成外联电路系统，通过控制外联电路系统施加到基底上的预图案的电流，对基底上的预图案的整体或局部进行加热，通过控制基底上的预图案的整体温度变化或局部温度变化，来控制流经基底上的预图案的整体区域或局部区域的液体材料微流的温度变化，进而来设定液体材料微流的流动轨道路径，使液体材料微流仅沿着基底上的预图案进行定向流动。4.根据权利要求2所述基底表面微流控的方法，其特征在于：在所述步骤c中，通过控制基底温度变化来控制基底上的预图案的材料温度变化。5.根据权利要求1～4中任意一项所述基底表面微流控的方法，其特征在于：在所述步骤c中，驱动液体材料微流沿着基底上的预图案的线条延伸方向进行流动时，所述液体材料是由掺杂有机功能分子材料的分散剂制成的分散液，或者是由掺杂有机功能分子材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，王文冲，阚俊杰，吴明红，雷勇，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31