一种制造技术

一种

【技术实现步骤摘要】
一种PDMS微流控芯片制作方法


[0001]本申请属于微流控芯片领域，具体涉及一种
PDMS
材料的微流控芯片制作方法
。

技术介绍

[0002]微流控芯片是集成进样
、
反应
、
检测等一系列操作的小体积检测芯片，其成本低廉
、
便携
、
操作简便
、
试剂消耗少
、
分析速度快
、
生物相容性好
、
可多元检测等，具有广阔的应用前景
。
而微流控芯片的制作方法有
3D
打印
、
注塑和浇注等，都是需要制作微通道的模型，并分别制作盖板和底板，然后将盖板和底板结合成整体，如申请号
CN201410149225、
名称为“一种
PDMS
微流控芯片制备方法”的专利技术专利申请，通过先在玻璃基片上制作石蜡阳模，然后在石蜡阳模上制作
PDMS
负模，最后再将
PDMS
负模与玻璃基片键合，形成
PDMS
微流控芯片；申请号
CN202310040423、
名称为“一种
PMMA
微流控芯片封装方法及
PMMA
微流控芯片”的专利技术专利申请，公开了如何将底板和盖板封装成
PMMA
微流控芯片
。
[0003]上述加工过程较复杂
、
制作周期较长
、
对设备和加工环境要求也较高
。
对于少量定制化的微流控芯片，上述方式都不够灵活
。

技术实现思路

[0004]本申请针对当前微流控芯片需要额外封装而导致速度较慢的问题，提出了一种
PDMS
微流控芯片制作方法，能够直接在基片上加工出完整的
PDMS
微流控芯片，不需要额外的封装步骤，从而灵活度更高
。
[0005]本申请为解决上述问题所采用的技术手段为：一种
PDMS
微流控芯片制作方法，首先根据微流控芯片的外形尺寸裁切出芯片基片后，将基片清洗干净；然后在基片上浇注石蜡，并将石蜡加工成包括出口模型和入口模型的微通道形状；再用含固化剂和活性助剂的
PDMS
混合材料对石蜡进行模塑，得到微流控芯片粗品；最后将粗品加热并往微通道吹气将微通道内的石蜡吹出，清洗干燥后完成微流控芯片的制作
。
使
PDMS
混合材料盖板在成型过程中直接与基片连接，省去后续封装的步骤
。
[0006]进一步地，石蜡厚度大于或等于微流控芯片出口和入口处的深度
。
以保证能够在石蜡上加工出出口模型和入口模型的形状
。
[0007]进一步地，在对石蜡进行模塑时，
PDMS
混合材料的厚度等于或小于石蜡形成的出口模型和入口模型处的高度
。
以保证形成微流控芯片后的出口和入口能与外界直接连通
。
[0008]进一步地，芯片基片包括玻璃硅片或
PMMA
聚合物
、PDMS
聚合物的一种
。
[0009]进一步地，玻璃硅片的清洗方式为：将玻璃硅片放入含有
98%
浓硫酸和
30%
双氧水（体积比
3:1
或
4:1
）的溶液中微沸处理
30
分钟，以去除表面的氧化层和金属杂质；然后将玻璃硅片取出后用无水乙醇清洗，以去除残留的酸性物质和有机物；最后将玻璃硅片放入
100℃
烘箱中烘干，以去除表面的水分
。
[0010]进一步地，聚合物的清洗方式为：将聚合物浸泡在无水乙醇中
15
分钟，以溶解表面的油脂和灰尘；然后将聚合物取出后用去离子水清洗，以去除残留的乙醇和杂质；最后将聚
合物放入
60℃
烘箱中烘干，以去除表面的水分
。
[0011]进一步地，石蜡在浇注前先加热至熔融状态
。
[0012]进一步地，采用液滴微喷射装置喷射石蜡，确保厚度和均匀性满足芯片通道要求
。
[0013]进一步地，固化剂的组合物包括以下组分：一种氨基化合物，其选自3‑
氨基丙基三乙氧基硅烷
、3
‑
氨基丙基三甲氧基硅烷
、3
‑
氨丙基甲基二乙氧基硅烷，其重量为
0.5
‑
2eq
；一种含烷氧基卤代酚，其选自3‑
甲氧基
‑4‑
氯苯酚，其重量为
0.8
‑
2eq
；一种无机碳酸盐，其选自碳酸钠
、
碳酸钾，或其混合溶液，其重量为3‑
6eq
；一种催化剂，其选自碘化钾，其重量为
0.1
‑
0.3eq
；一种极性有机溶剂，其选自
DMF
，其重量为
20
‑
100eq。
[0014]进一步地，固化剂的组合物的制备方法如下：将各组分按照摩尔当量配比混合，鼓氮排氧3‑5次，每次
10min
，并在氮气保护下
80
‑
100℃
下反应
12
‑
24h
；反应结束后，抽滤去除无机盐，并浓缩去除有机溶剂；真空干燥得到固化剂的组合物
。
[0015]进一步地，将
PDMS
与固化剂的组合物
、
活性助剂按照
10:(1
‑
3):(0.1
‑
1)
的比例混合，并抽真空除气泡；当
PDMS
材料模塑完成后，再次抽真空除气泡，然后静置固化
。
[0016]进一步地，静置时间为
24h
以上
。
[0017]本申请的有益效果是：
1. 本申请采用先在基片上用石蜡加工出包括微流控芯片出口和入口的模型，然后在此模型上用
PMDS
进行模塑，使
PMDS
直接与基片结合，然后再去除石蜡模型，从而得到完整的微流控芯片，不需要再次将上盖与底片结合的步骤，能够灵活制作出各种形状的微流控芯片
。
[0018]2. 本申请的石蜡模型通过加热后从微通道中吹出，有利于保证成型后微流控芯片中的微通道形状和尺寸
。
[0019]3. 本申请通过加入自制的固化剂组合物，不仅可使
PDMS
实现室温固化，而且提升了界面粘接性能，具有很好的加工性能，反应速度快，操作时间长
。
附图说明
[0020]图1为实施例一基片结构示意图；图2为实施例一在基片上加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
PDMS
微流控芯片制作方法，其特征在于：首先根据微流控芯片的外形尺寸裁切出芯片基片后，将基片清洗干净；然后在基片上浇注石蜡，并将石蜡加工成包括出口模型和入口模型的微通道形状；再用含固化剂和活性助剂的
PDMS
混合材料对石蜡进行模塑，得到微流控芯片粗品；最后将粗品加热并往微通道吹气将微通道内的石蜡吹出，清洗干燥后完成微流控芯片的制作；其中，所述固化剂为包括氨基化合物
、
含烷氧基卤代酚无机碳酸盐
、
催化剂
、
极性有机溶剂的组合物，所述固化剂的组合物的制备方法如下：将各组分按照摩尔当量配比混合，鼓氮排氧3‑5次，每次
10min
，并在氮气保护下
80
‑
100℃
下反应
12
‑
24h
；反应结束后，抽滤去除无机盐，并浓缩去除有机溶剂；真空干燥得到固化剂的组合物；其中，所述
PDMS
混合材料中
PDMS
与固化剂
、
活性助剂的重量比为：
10:1
‑
3:0.1
‑
1。2.
如权利要求1所述的
PDMS
微流控芯片制作方法，其特征在于：所述芯片基片包括玻璃硅片
、PMMA
聚合物或
PDMS
聚合物中的一种
。3.
如权利要求2所述的
PDMS
微流控芯片制作方法，其特征在于：玻璃硅片的清洗方式为：将玻璃硅片放入含有
98%
浓硫酸和
30%
双氧水的溶液中微沸处理
30
分钟以去除表面的氧化层和金属杂质，其中所述
98%
浓硫酸和
30%
双氧水的体积比
3:1
或
4:1
；然后将玻璃硅片取出后用无水乙醇清洗，以去除残留的酸性物质和有机物；最后将玻璃硅片放入
100℃
烘箱中烘干，以去除表面的水分；进一步的，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金刚，陈琛，李明富，肖育劲，彭远刚，王浩新，宋奎，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：