【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字微流控，具体而言，提供了一种可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片及其加工方法。
技术介绍
1、数字微流控技术作为微流控领域的一项重要技术，通过介电润湿效应实现对离散化微液滴程序化精确操控，已广泛应用于生物分析、药物筛选、化学合成等领域。然而，在实际应用中，不可避免的生物样品残留和较高的芯片加工成本仍然是制约这一技术发展的主要瓶颈。
2、一方面，由于生物样品的多样性和复杂性，在数字微流控芯片的使用过程中，生物样品往往会残留在芯片表面，不仅影响了芯片的重复使用性，还可能对后续的检测结果产生干扰。另一方面，为解决该问题，通常需要对整个芯片进行清洗或更换，导致数字微流控芯片的加工成本依然较高，难以实现大规模生产。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，而提供一种可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片及其加工方法，以克服现阶段数字微流控芯片在使用过程中不可避免的样品黏附对芯片重复性的影响，同时有效降低芯片成本。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片，包括下极板和上极板，上、下极板之间通过导电胶带进行连接；所述下极板由多层结构组成，从下至上依次包括fpc基底、电极层、第一pdms黏附层、pi介电薄膜和第一疏水层，其中所述pi介电薄膜和第一疏水层构成可更换疏水介电薄膜，所述上极板从下至上依次包括第二疏水层、ito-pet薄膜、第二pdms黏附层和玻璃基板。
4、进一步地，在所述f
5、进一步地，第二pdms黏附层、第一pdms黏附层均通过旋涂的方法，分别加工在下极板的fpc基底表面和上极板的所述玻璃基板上；
6、所述pi介电薄膜和ito-pet薄膜表面构建疏水层后分别贴合在所述第一pdms黏附层和第二pdms黏附层上。
7、进一步地，pdms黏附层通过旋涂固化的方法进行加工，pdms黏附层的厚度均为3～4μm。
8、进一步地，所述疏水层为固含量1％的pyflon t8疏水涂层，通过旋涂或超声喷涂的方式加工在所述pi介电薄膜和ito-pet薄膜上，所述pi介电薄膜的厚度为3～5μm，所述疏水层厚度为200～400nm。
9、进一步地，所述导电胶带的厚度为150～300μm。
10、本专利技术还公开了上述可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片的制备方法，包括如下步骤：
11、在加工有电极层的fpc基底上非液滴操纵区域用绝缘胶带覆盖作为隔绝，将pdms旋涂于fpc基底表面；之后加热，将pdms固化，随后将绝缘胶带揭下，完成pdms黏附层的加工；
12、将pi介电薄膜和ito-pet薄膜分别贴附在单独的玻璃片表面；并将固含量1％的pyflon t8溶液分别在pi介电薄膜和ito-pet薄膜表面旋涂；之后加热，完成疏水层的加工。
13、进一步地，完成pdms黏附层的加工具体包括如下步骤：
14、s11.将fpc基底置于无水乙醇中浸泡清洁；
15、s12.将pdms和固化剂以10:1的比例称量配置pdms体系，充分搅匀混合后，放入真空桶中抽气至无气泡；
16、s13.将fpc基底非液滴操纵区域用绝缘胶带覆盖，随后置于等离子清洗机中处理使其表面活化；
17、s14.将除气后的pdms倒在fpc基底的活化区域表面/上极板玻璃基底表面，分两步进行旋涂；第一步以100r/s的加速度加速至500rpm后以该转速旋涂10s；第二步以300r/s的加速度加速至6000rpm后以该转速旋涂60s；
18、s15.将旋涂后的pdms下极板fpc基底和上极板玻璃基底置于80～85℃的热板上加热，直至pdms薄层固化，并和活化区域表面形成永久粘接。
19、进一步地，完成疏水层的加工具体包括如下步骤：
20、s21.将pi介电薄膜和ito-pet薄膜根据使用需求裁剪成指定尺寸；
21、s22.取合适尺寸的洁净玻璃片，用喷壶在玻璃片表面喷拭一定的乙醇，随后用氮气吹干，将pi介电薄膜和ito-pet薄膜贴附在玻璃片表面，随后用酒精棉擦拭pi介电薄膜和ito-pet薄膜，除去杂污并用无尘纸擦干薄膜表面；
22、s23.用移液器吸取1～6％的pyflon t8溶液于所述pi介电薄膜表面，分两步进行旋涂；第一步以100r/s的加速度加速至500rpm后以该转速旋涂20s,第二步以300r/s的加速度加速至1500rpm后以该转速旋涂60s；
23、s24.将旋涂后的贴有pi介电薄膜的玻璃片置于加热板上加热，使得pyflon涂层中的溶剂充分蒸发，加热分两步进行，第一步在60～80℃下加热10min，第二步在150℃下加热30min，贴有ito-pet薄膜的玻璃片同样需要加热，加热参数为70～80℃下加热1h。
24、进一步地，完成疏水层的加工具体还可通过超声喷涂完成，包括如下步骤：
25、s1.准备两块150mm*150mm的玻璃板和三块50mm*50mm的玻璃板备用，用无水乙醇擦拭玻璃片表面除去杂质；将a4尺寸大小的厚度为3～5μm和pi薄膜分别裁剪成150mm*150mm规格的尺寸，将ito-pet薄膜裁剪成5mm*5mm规格的尺寸；
26、s2.在清洁干净的玻璃片表面喷拭一定量的无水乙醇，将上述的两种薄膜用镊子小心转移至对应的玻璃片表面；
27、s3.将粘有两种薄膜的玻璃片放在超声喷涂机的喷涂底板上；启动超声雾化喷涂设备，用固含量为1％的pyflon t8溶液作为浆料，在0.02～0.04mpa的载气压力下，以0.3ml/min的排液量进行喷涂，采用交叉喷涂的方式，喷涂4～5次；
28、s4.随后启动喷涂机的加热板，将玻璃片在150℃～160℃的条件下加热1h，蒸发溶剂得到含有疏水层的pi介电薄膜和ito-pet介电薄膜。
29、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
30、1)本专利技术采用fpc基底进行芯片电极加工，在保证电极平整度的条件下，明显降低了芯片成本，采用pi介电薄膜做介电层，介电层具备极好的稳定性。
31、2)本专利技术公开的芯片加工方法中，次抛型概念的提出，能够有限解决当前数字微流控
不可避免的生物样品黏附对芯片重复性的影响。
32、3)本专利技术公开的芯片加工方法中，可快速更换的定制型疏水介电层薄膜，能够实现芯片上操纵区域的定制化控制，同时极大程度地降低了使用后直接更换整个芯片的成本。
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1.一种可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片，其特征在于，包括下极板和上极板，上、下极板之间通过导电胶带进行连接；所述下极板由多层结构组成，从下至上依次包括FPC基底、电极层、第一PDMS黏附层、PI介电薄膜和第一疏水层，其中所述PI介电薄膜和第一疏水层构成可更换疏水介电薄膜，所述上极板从下至上依次包括第二疏水层、ITO-PET薄膜、第二PDMS黏附层和玻璃基板。
2.根据权利要求1所述的可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片，其特征在于，在所述FPC基底上采用微电子加工工艺根据功能需求加工所述电极层。
3.根据权利要求1所述的可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片，其特征在于，第二PDMS黏附层、第一PDMS黏附层均通过旋涂的方法，分别加工在下极板的FPC基底表面和上极板的所述玻璃基板上；
4.根据权利要求1所述的可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片，其特征在于，PDMS黏附层通过旋涂固化的方法进行加工，PDMS黏附层的厚度均为3～4μm。
5.根据权利要求1所述的可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片，其特征在于，所述疏水层
6.根据权利要求1所述的可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片，其特征在于，所述导电胶带的厚度为150～300μm。
7.一种权利要求1～6任一项所述可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，完成PDMS黏附层的加工具体包括如下步骤：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，完成疏水层的加工具体包括如下步骤：
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，完成疏水层的加工具体还可通过超声喷涂完成。
...【技术特征摘要】
1.一种可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片，其特征在于，包括下极板和上极板，上、下极板之间通过导电胶带进行连接；所述下极板由多层结构组成，从下至上依次包括fpc基底、电极层、第一pdms黏附层、pi介电薄膜和第一疏水层，其中所述pi介电薄膜和第一疏水层构成可更换疏水介电薄膜，所述上极板从下至上依次包括第二疏水层、ito-pet薄膜、第二pdms黏附层和玻璃基板。
2.根据权利要求1所述的可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片，其特征在于，在所述fpc基底上采用微电子加工工艺根据功能需求加工所述电极层。
3.根据权利要求1所述的可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片，其特征在于，第二pdms黏附层、第一pdms黏附层均通过旋涂的方法，分别加工在下极板的fpc基底表面和上极板的所述玻璃基板上；
4.根据权利要求1所述的可快速更换疏水介电薄膜的数字微流控芯片，其特征在于，pdms黏附层通过旋涂固化的方法进行加工，p...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭冉，王晨杰，毛恒文，贺传龙，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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