极板及微流控芯片制造技术

本公开提供了一种极板及微流控芯片，其中，该极板包括：具有第一面的背板；设置在所述背板的第一面上的第一电极单元，所述第一电极单元包括多个间隔设置的电极；设置在所述背板的第一面和所述第一电极单元上的表面接触层，所述表面接触层包括多个交替布置的亲水区和超疏水区；该微流控芯片包括由如上所述的极板形成的第一极板和与所述第一极板相对设置的第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间形成液体通道。本发明专利技术实施例中的极板驱动液滴移动时所需驱动电压较低。

【技术实现步骤摘要】
极板及微流控芯片
本公开涉及微流控芯片
，具体而言，涉及一种极板及应用该极板的微流控芯片。
技术介绍
微流控是指受生物体结构和功能原理的启发,设计和开发具有仿生结构功能的微纳通道的流体器件.它是一门新兴的交叉学科,涉及材料学、化学、物理化学、界面科学、流体力学、生物技术及微纳米加工技术等众多学科领域,将为突破微流控技术瓶颈、推动其实际应用提供全新的设计思路。数字微流控是通过改变液滴与绝缘基板之间电压，来改变液滴在基板上的润湿性，即改变接触角，使液滴发生形变、位移的现象。所谓润湿是指固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。液体在固体表面能铺展，固液接触面有扩大的趋势，即液体对固体表面的附着力大于其内聚力，就是润湿。液体在固体表面不能铺展，接触面有收缩成球形的趋势，就是不润湿，不润湿就是液体对固体表面的附着力小于其内聚力。数字微流控技术可将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，并自动完成分析全过程。由于其可以降低成本，且具有检测时间短、灵敏度高等优点，已经在生物、化学、医学等领域展现巨大前景。但是，现有的微流控芯片的极板采用整面涂覆输水材料作为疏水层，驱动液滴移动时所需驱动电压较高，限制了基板的选型。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种驱动液滴移动时所需驱动电压较低的极板及应用该极板的微流控芯片。根据本公开的第一方案，提供了一种极板，其包括：具有第一面的背板；设置在所述背板的第一面上的第一电极单元，所述第一电极单元包括多个间隔设置的电极；设置在所述背板的第一面和所述第一电极单元上的表面接触层，所述表面接触层包括多个交替布置的亲水区和超疏水区。在一些实施例中，所述背板为低温多晶硅背板。在一些实施例中，所述亲水区和所述超疏水区的宽度比为1:1。在一些实施例中，所述亲水区采用树脂材质。在一些实施例中，所述超疏水区采用聚四氟乙烯材质。在一些实施例中，所述极板还包括结合层，所述结合层一面与所述表面接触层连接，另一面与所述背板的第一面和所述电极单元连接。在一些实施例中，所述结合层为树脂层。在一些实施例中，部分所述超疏水区向所述结合层延伸并嵌设在所述结合层内。根据本公开的第二方案，提供了一种微流控芯片，其包括由如上所述的极板形成的第一极板和与所述第一极板相对设置的第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间形成液体通道。在一些实施例中，所述第二极板包括基板、位于所述基板上且靠近所述第一极板一侧的第二电极单元和位于所述第二电极单元上且靠近所述第一极板一侧的超疏水层。应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。本节提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。图1为本专利技术实施例涉及的极板的第一种实施例的结构示意图；图2(a)-2(e)为本专利技术实施例涉及的极板的驱动液滴移动的原理示意图；图3为本专利技术实施例涉及的极板的第二种实施例的结构示意图；图4为本专利技术实施例涉及的极板的第三种实施例的结构示意图；图5为本专利技术实施例涉及的微流控芯片的结构示意图；图6为本专利技术实施例涉及的极板的制备方法的第一种实施例的流程示意图；图7为本专利技术实施例涉及的极板的制备方法的第一种实施例的流程示意图。附图标记：1-背板；2-第一面；3-第一电极单元；4-电极；5-表面接触层；6-亲水区；7-超疏水区；8-结合层；9-液滴；10-第一极板；11-第二极板；12-液体通道；13-基板；14-第二电极单元；15-超疏水层；16-导电薄膜；17-亲水材料层；18-超疏水材料层；19-第一凹槽；20-第二凹槽；21-第三凹槽。具体实施方式为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。图1为本专利技术实施例的极板的第一种实施例的结构示意图，参见图1所示，本专利技术实施例的极板包括：背板1、第一电极单元3和表面接触层5，其中，背板1包括相对的第一面2和第二面(与第一面相对的另一面)；第一电极单元3设置在该背板1的第一面2上，该第一电极单元3包括多个间隔设置的电极4；表面接触层5设置在背板1的第一面2上和第一电极单元3上，该表面接触层5包括多个交替布置的亲水区6和超疏水区7。介电润湿效应是通过改变液滴9与极板之间的电压，来改变液滴9与极板的接触角，施加的电压越大，液滴9与极板的接触角越小。当液滴9两侧的接触角差异较大时，液滴9向接触角较小一侧铺展的趋势会十分强烈，液滴9内部会出现一个非常大的压力差而导致液滴9内部形成不平衡力，当这个不平衡力比液滴9在极板上的摩擦阻力还大时，液滴9就会向接触角较小一侧移动。采用本专利技术实施例的极板，当液滴9尺寸非常小，液滴9表面能较小，附着在亲水区6上，接触角较小，如图2(a)所示。随着液滴9的体积增加，液体逐渐附着在整个亲水区6上，并且液滴9在亲水区6的接触角逐渐变大，其表面张力越来越大，如图2(b)所示。当液滴9的表面能大于亲水区6的表面能时，液滴9就会向超疏水区7扩展，如图2(c)和图2(d)所示。再使液滴9逐渐增大后，当液滴9的表面张力一侧超过超疏水区7的表面能时，液滴9的一侧就会向亲水区6扩展，如图2(e)所示。此时，液滴9与超疏水区7接触一侧的接触角较大，而液滴9与亲水区6接触一侧的接触角较小，则液滴9向亲水区6一侧铺展的趋势十分强烈，液滴9内部会出现一个非常大的压力差而导致液滴9内部形成不平衡力，这个不平衡力会对液滴9内液体产生向亲水区6一侧的拉力。这样，该拉力可以形成一定的驱动力，就可以降低所需要的通过施加电压来产生的驱动力，进而可以降低极板在驱动液滴9时所需的电压。在一些实施例中，该背板1可以采用低温多晶硅(LTPS)背板。LTPS背板利用连续沉积，无需缓冲层，相较于非晶硅(a-Si)背板，LTPS背板的硅晶排布更加有序，使得电子移动率相对提高100倍以上，从而大大提高了极板的检测灵敏度。其次，还可将PIN传感器嵌入背板1形成光敏传感器，能够进一步提高极板的检测灵敏度。与此同时，还可将外围驱动电路同时制作在该LTPS背板内，能够提高其系统整合度、节省电路所占空间、降低生产成本，另外，还可以减少背板1的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极板，其特征在于，包括：具有第一面的背板；设置在所述背板的第一面上的第一电极单元，所述第一电极单元包括多个间隔设置的电极；设置在所述背板的第一面和所述第一电极单元上的表面接触层，所述表面接触层包括多个交替布置的亲水区和超疏水区。

【技术特征摘要】
1.一种极板，其特征在于，包括：具有第一面的背板；设置在所述背板的第一面上的第一电极单元，所述第一电极单元包括多个间隔设置的电极；设置在所述背板的第一面和所述第一电极单元上的表面接触层，所述表面接触层包括多个交替布置的亲水区和超疏水区。2.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述背板为低温多晶硅背板。3.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述亲水区和所述超疏水区的宽度比为1:1。4.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述亲水区采用树脂材质。5.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述超疏水区采用聚四氟乙烯材质。6.根据权利要求1-5任一项所述的极板，其特征在于，所述极板还...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓欣，张锋，刘文渠，吕志军，董立文，崔钊，姚琪，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11