【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及凝胶通道制备，尤其涉及一种凝胶微通道及其制备方法。
技术介绍
1、凝胶是高分子在物理或者化学作用力互相连接，形成三维网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体的一种物质。具有中空的封闭微通道结构的凝胶微通道与天然组织(比如人体的毛细血管网络等)具有高度的结构相似性。因此，在凝胶中构筑具有中空结构的封闭微通道结构，在组织工程等领域具有重要应用。
2、为了实现水凝胶材料内类血管系统的构建，各种高分子微加工技术已经用于开发凝胶微通道系统，包括光刻成型、注射成型、牺牲模板法、模块化组装等，其典型加工过程包括制作模板、倒模、脱模、封装等工艺。然而，由于水凝胶材料“软”而“含水/有机溶剂”的特征，上述工艺过程中的局部应力容易引起凝胶的损伤从而在微通道中引入缺陷，在制备过程中容易出现通道保持率低的问题，尤其是在高纵横比和小尺度的微通道加工中尤为突出。现有凝胶微通道加工技术普遍存在着工艺流程长、加工效率低的问题。一方面，微通道的图案形式和截面形状依赖于高精度的模板，造价成本高。此外，现有技术主要形成表面通道结构，为了获得封闭通道，需要对其进行精确定位和堆叠、键合，加工难度大，并且在键合过程中施加的应力容易导致凹凸不平的边缘，进一步限制其加工精度。
3、通过激光技术进行通道的图案化加工具有无需模板的优势。然而，现有通过激光加工技术(包括降解、直写、烧灼等)在水凝胶和其他软材料的图案化加工上的应用中，为了减小热扩散效应并避免冲击波作用以提高加工精度，现有技术一般采用短波长的纳秒、皮秒甚至是飞秒脉冲激光，其中涉
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术通过透光层与高分子薄膜紧密加压贴合的设置进行激光加工，提供一种原位形成封闭式凝胶微通道的方法，具有无需模板、操作便捷、造价低廉的优点，可避免键合处理中加工精度低、制备难度大或造价成本高的技术问题。
3、相应地，本专利技术还提供一种凝胶微通道及其应用、制备装置。
4、(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
5、第一方面，本专利技术提供一种凝胶微通道的制备方法，其包括以下步骤：
6、s1、具有交联网络的高分子薄膜的获得；
7、s2、基板、高分子薄膜、透光层从下至上顺序紧密加压贴合的设置；
8、s3、光源所发出的激光通过入射光路以正入射的方式从透光层透射到高分子薄膜，对高分子薄膜内部进行烧灼处理形成封闭微通道；
9、所述激光的波长为10nm～1mm，照射功率为1w～2w，激光能量密度为55～110j/m；
10、s4、调整激光的波长为10nm～1mm，调整照射功率为100mw～1w，激光能量密度为6～55j/m，继续对烧灼处理的部位一次以上的激光照射以实现封闭微通道结构进一步调整；
11、s5、具有所述封闭微通道的高分子薄膜在吸附溶剂后形成封闭凝胶微通道。
12、其中，交联网络通过化学交联或物理交联。
13、本专利技术中，激光在高分子薄膜内部烧灼形成的空腔及其由此形成的图案化通道，在高分子薄膜吸附水或其它有机溶剂后形成封闭凝胶微通道；具体地，激光照射过程中，与高分子薄膜紧密贴合的基体和透光层分别使得高分子薄膜上下表面的热量有效地进行传导，使得温升最高的区域在远离基体和透光层的高分子薄膜的中间区域；使高分子薄膜内部具有足够高的温度，引起高分子发生分解；而高分子薄膜上下表面温度较低，未达到高分子的分解温度，未发生分解，从而原位生成封闭于高分子薄膜内部的空腔及其由此形成的图案化通道，即：封闭微通道。特别地，在这基础之上，高分子薄膜的交联网络吸收溶剂，从而使原位形成凝胶微通道，与常规激光加工表面的通道结构具有显著差异。本专利技术可避免基于表面的通道结构的加工技术中，为获得封闭微通道结构需要对表面的通道结构进一步进行键合处理中加工精度低、制备难度大或造价成本高的技术问题。
14、本技术方案中，结合激光加工参数、加压预变形处理，薄膜厚度和基板的选取，可灵活改变微通道的几何尺寸和椭圆度，以及微通道在薄膜中的位置。此外，可通过具有均匀组成或非均匀组成的高分子薄膜的设置和翻转高分子薄膜后二次加工的方法，还可获得单层通道或者两层通道结构，以及微通道在薄膜中的同一位置或者不同位置。
15、通过多次激光照射书写的方式，可对通道的壁面光滑程度进行处理。其中，通过调节第一次激光功率，灵活改变微通道的几何尺寸。在第一次烧灼处理的部位，继续以显著更低(6～55j/m)的激光能量密度照射处理。其是利用较低的激光能量密度在高分子薄膜中产生较低的温升，从而使得封闭微通道的壁发生重塑和变形，以调整通道的壁面光滑程度。
16、可选地，封闭式凝胶微通道的截面形状为具有不同椭圆的椭圆或圆形，长边和短边分别为20～500μm、20～200μm。
17、可选地，高分子薄膜中掺杂有可吸收红外或紫外波的纳米材料；通过掺杂此纳米材料，提高其吸光度，并且通过调节包括但不仅限于纳米材料的种类、配比，以调整封闭微通道的截面尺寸。
18、所述高分子薄膜必须具有吸附水或其它有机溶剂的能力。
19、可选地，凝胶微通道的制备方法还包括以下步骤：
20、所述基板、高分子薄膜、透光层从下至上顺序紧密加压贴合设置形成的整体结构进行翻转，
21、或
22、仅仅将所述高分子薄膜进行翻转，
23、或
24、仅仅将所述高分子薄膜进行移动后，
25、重复s2-s4的步骤，在步骤s5中可获得具有两层以上微通道的高分子薄膜。
26、其中，整体结构进行翻转时，基体必须设置为透光。
27、可选地，激光烧灼的起始位置在高分子薄膜外侧；激光与高分子薄膜接触时，激光运动速度＜10mm/s。使得高分子薄膜边缘区域开始烧灼所产生的裂解气体通过边缘及时释放出去。
28、可选地，高分子薄膜在300℃分解温度下的质量残余率＜30％。
29、可选地，所述透光层耐热温度在800℃以上。
30、可选地，所述透光层的透光率＞50％；优选地，透光层的透光率＞90％。
31、可选地，所述透光层为光学窗口。
32、可选地，若激光的光源为波长为10.6微米的二氧化碳激光，则透光层的材质为氯化钠、硒化锌或硅片；若激光的光源为紫外及红外波段时，则透光层的材质为氟化钙晶体。
33、可选地，所述高分子薄膜为不同材料的高分子材料组成的非均匀结构，可获得具有非均匀截面尺寸的封闭微通道图案；
34、可选地，所述高分子薄膜为具有红外吸收能力的纳米材料复合而制得的纳米复合高分子。
35、具体地，高分子薄膜可掺杂有不同种类或不同含量的可吸收红外或紫外波的纳米材料的高分子构筑成的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种凝胶微通道的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
2.如权利要求1所述凝胶微通道的制备方法，其特征在于，其还包括以下步骤：
3.如权利要求1所述凝胶微通道的制备方法，其特征在于，激光烧灼的起始位置在高分子薄膜外侧；激光与高分子薄膜接触时，激光运动速度＜10mm/s。
4.如权利要求1所述凝胶微通道的制备方法，其特征在于：所述透光层的透光率＞50％，耐热温度＞800℃。
5.如权利要求1所述凝胶微通道的制备方法，其特征在于：所述高分子薄膜在300℃分解温度下的质量残余率＜30％。
6.如权利要求1所述凝胶微通道的制备方法，其特征在于：所述高分子薄膜为不同材料的高分子材料组成的非均匀结构，可获得具有非均匀截面尺寸的封闭微通道图案；
7.如权利要求1所述凝胶微通道的制备方法，其特征在于：所述紧密加压的压力范围为1～30kPa。
8.一种如权利要求1-6任一项所述制备方法制得的凝胶通道。
9.一种如权利要求7所述制备方法制得的凝胶通道在组织工程支架中的应用。
10.一种凝
...【技术特征摘要】
1.一种凝胶微通道的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
2.如权利要求1所述凝胶微通道的制备方法，其特征在于，其还包括以下步骤：
3.如权利要求1所述凝胶微通道的制备方法，其特征在于，激光烧灼的起始位置在高分子薄膜外侧；激光与高分子薄膜接触时，激光运动速度＜10mm/s。
4.如权利要求1所述凝胶微通道的制备方法，其特征在于：所述透光层的透光率＞50％，耐热温度＞800℃。
5.如权利要求1所述凝胶微通道的制备方法，其特征在于：所述高分子薄膜在300℃分解温度下的质量残余率...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。