印刷式纸质微流体芯片及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种印刷式纸质微流体芯片及制作方法，其芯片包括：纸质基底、由导电金属墨水形成的电极、加热器、温敏传感器、光敏传感器、磁敏传感器、压电传感器、湿敏传感器、电化学传感器或电极阵列电润湿泵中的一个或它们的集成元件，以及接入闭合回路的电子电路。本发明专利技术的印刷式纸质微流体芯片及制作方法，由于引入了低熔点液态金属墨水，使得整个芯片上的传感器件均可以印刷的方式直接制作出来，达到所见即所得，制备过程在常温及常规条件下即可完成，且由于采用了随处可见的可降解性纸作为基底，对环境要求不高，因而可显著降低微流体芯片制备工艺的复杂性，大幅度提高其制作效率并降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微流体芯片
，特别涉及一种。
技术介绍
微/纳米流体器件是微机电系统的一个重要分支。由于它具有尺寸微小，无效体积小，功耗低，控制精度高，响应速度快等特点，且易于批量加工及实现微泵、微阀、微流量传感器等流体器件与控制电路的集成，因而在许多领域有着日益广泛的应用。在过去数十年间，随着微流体系统在疾病检测、生化分析、DNA测序、药物筛选和输运、体内环境检测以及其他生物技术中的广泛应用，样品分析与检测过程的微型化已成为微系统技术中最为重要的研究领域之一。在微流体器件的发展过程中，出于对使用方便性、低价性的追求，学术界和工业界正着力朝着用完即弃型微/纳流体芯片技术的方向发展。然而，微流体器件一般采用半导体或集成电路加工模式实现，过程繁琐，工艺复杂，迄今成本仍远不能达到用完即弃的目标。为此，一些新的微流体器件逐渐浮出水面，其中纸质微流体技术是朝此方向迈进的重要举措之一。这类流体器件由于采用随处可得的纸张作为流体器件的基底，因而相较于以往的硅基、玻璃基乃至聚合物如PDMS基微流体器件相比，成本得以大幅度降低，且由于纸张自身优良的可降解特性，其用完即弃后对环境的影响较小。但纸质微流体器件技术所面临的巨大困难仍在于要在其表面制作出各种传感器，即使像电极这样的器件一般也只能通过高温蒸镀、电化学反应等复杂工艺实现，对基底材料影响很大甚至无法加工，制作过程中耗能大、污染处理费用高。所以，迄今尚未发展出可直接在纸质一步成形印刷出电学传感器的微流体芯片。也因如此，关于纸质微流体器件当前还主要处于研究早期。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种，可确保相应器件的快速制造乃至技术使用上的灵活性。(二)技术方案本专利技术提供一种印刷式纸质微流体芯片，包括:纸质基底、由导电金属墨水形成的电极、加热器、温敏传感器、光敏传感器、磁敏传感器、压电传感器、湿敏传感器、电化学传感器或电极阵列电润湿泵中的一个或它们的集成元件，以及接入闭合回路的电子电路。其中，所述纸质基底为印刷涂料纸、防潮纸、防光纸、防水纸、绝缘纸、防虫纸、感应纸、装饰纸或研磨纸中的一种；所述加热器为薄膜加热器。其中，所述纸质基底的表面有石蜡浸润部分，所述石蜡浸润部分有微流道结构。其中，所述印刷涂料纸为铜版纸、涂布纸或合成纤维纸；所述防潮纸为浙青纸、涂塑纸或涂蜡纸；所述防光纸为胶卷纸；所述防水纸为油纸或树脂涂布纸；所述绝缘纸为电缆纸或涤纶纸；所述防虫纸为米虫纸；所述感应纸为光感试纸、电感试纸、热敏试纸、力感试纸、磁感试纸、放射性感应试纸、化学感应试纸或生化试纸；所述装饰纸为蜡光纸或水松纸；所述研磨纸为木工砂纸或水磨砂纸；所述化学感应试纸是PH试纸。其中，所述导电金属墨水含有0.lwt%? 10wt%低熔点液态金属的氧化物和0wt%?90wt%导电性纳米颗粒或半导体纳米颗粒。其中，所述导电金属墨水含有0.01wt%?80wt%导电性纳米颗粒或半导体纳米颗粒。其中，所述低熔点液态金属是镓、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌秘合金中的至少一种；所述导电性纳米颗粒为粒径Inm?900nm的怕、金、银、铜、铁、招、铺、秘、铺、错、镇、错、组、铅、鹤、鍊、康铜、鹤鍊合金或镇铺合金、碳纳米管或石墨烯；所述半导体纳米颗粒为粒径Inm?900nm的硫化锗颗粒、硒化锗颗粒、締化锗颗粒、铋化铟颗粒、砷化铟颗粒、锑化铟颗粒、氧化铟颗粒、磷化铟颗粒、砷化镓颗粒、磷化镓颗粒、硫化铟颗粒、硒化铟颗粒、氧化铟锡颗粒、碲化铟颗粒、氧化铅颗粒、硫化铅颗粒、硒化铅颗粒、締化铅颗粒、娃化镁颗粒、氧化锡颗粒、氯化锡颗粒、硫化锡颗粒、硒化锡颗粒、締化锡颗粒、硫化银颗粒、硒化银颗粒、碲化银颗粒、氧化碲颗粒、氧化锌颗粒、砷化锌颗粒、锑化锌颗粒、磷化锌颗粒、硫化锌颗粒、硫化镉颗粒、氧化硼颗粒、硒化锌颗粒或締化锌颗粒。本专利技术还提供一种印刷式纸质微流体芯片的制作方法，包括以下步骤:S1:确定纸质基底；S2:借助笔型装置、印刷设备或刷子将所述导电金属墨水涂覆于纸质基底表面，形成纸质微流体芯片。其中，在SI中，采用石蜡浸润部分或全部纸质基底，在所述纸质基底的石蜡浸润部分采用微模版压出特定图案微流道；在S2中，将导电金属墨水涂覆在纸质基底石蜡浸润部分的微流道中。其中，在SI中，采用石蜡浸润部分或全部纸质基底，在S2中，将导电金属墨水按各种图案直接涂覆在纸质基底的石蜡浸润部分上。(三)有益效果本专利技术的，由于引入了低熔点液态金属墨水，使得整个芯片上的传感器件均可以印刷的方式直接制作出来，达到所见即所得，制备过程在常温及常规条件下即可完成，且由于采用了随处可见的可降解性纸作为基底，对环境要求不高，因而可显著降低微流体芯片制备工艺的复杂性，大幅度提高其制作效率并降低成本。使用该方法得到的微流体芯片，可广泛用于各种检测行业。本专利技术提供的技术具有普遍意义，除用于制作纸上微流体器件外，也适用于其他基底，如塑料、玻璃、木材等。【附图说明】图1为本专利技术印刷式纸质微流体芯片制作方法步骤流程图；图2为本专利技术实施例1印刷式纸质微流体芯片结构示意图；图3a为本专利技术实施例2印刷式纸质微流体芯片结构示意图；图3b为图3a的A-A剖视图；图4为本专利技术实施例3印刷式纸质微流体芯片结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术提供一种印刷式纸质微流体芯片，包括:纸质基底、由导电金属墨水形成的电极、加热器、温敏传感器、光敏传感器、磁敏传感器、压电传感器、湿敏传感器、电化学传感器或电极阵列电润湿泵中的一个或它们的集成元件，以及接入闭合回路的电子电路。所述纸质基底为印刷涂料纸、防潮纸、防光纸、防水纸、绝缘纸、防虫纸、感应纸、装饰纸或研磨纸中的一种；所述加热器为薄膜加热器。所述纸质基底的表面有石蜡浸润部分，所述石蜡浸润部分有微流道结构。所述印刷涂料纸为铜版纸、涂布纸或合成纤维纸；所述防潮纸为浙青纸、涂塑纸或涂蜡纸；所述防光纸为胶卷纸；所述防水纸为油纸或树脂涂布纸；所述绝缘纸为电缆纸或涤纶纸；所述防虫纸为米虫纸；所述感应纸为光感试纸、电感试纸、热敏试纸、力感试纸、磁感试纸、放射性感应试纸、化学感应试纸或生化试纸；所述装饰纸为蜡光纸或水松纸；所述研磨纸为木工砂纸或水磨砂纸；所述化学感应试纸是PH试纸。所述导电金属墨水含有0.lwt%?10wt%低熔点液态金属的氧化物和0wt%?90wt%导电性纳米颗粒或半导体纳米颗粒。所述导电金属墨水含有0.01wt%?80wt%导电性纳米颗粒或半导体纳米颗粒。所述低熔点液态金属是镓、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金中的至少一种；所述导电性纳米颗粒为粒径Inm?900nm的怕、金、银、铜、铁、招、铺、秘、铺、错、镇、错、组、铅、鹤、鍊、康铜、鹤鍊合金或镍镉合金、碳纳米管或石墨烯；所述半导体纳米颗粒为粒径Inm?900nm的硫化锗颗粒、硒化锗颗粒、碲化锗颗粒、铋化铟颗粒、砷化铟颗粒、锑化铟颗粒、氧化铟颗粒、磷化铟颗粒、砷化镓颗粒、磷化镓颗粒、硫化铟颗粒、硒化铟颗粒、氧化铟锡颗粒、碲化铟颗粒、氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种印刷式纸质微流体芯片，其特征在于，包括：纸质基底、由导电金属墨水形成的电极、加热器、温敏传感器、光敏传感器、磁敏传感器、压电传感器、湿敏传感器、电化学传感器或电极阵列电润湿泵中的一个或它们的集成元件，以及接入闭合回路的电子电路。

【技术特征摘要】
1.一种印刷式纸质微流体芯片，其特征在于，包括:纸质基底、由导电金属墨水形成的电极、加热器、温敏传感器、光敏传感器、磁敏传感器、压电传感器、湿敏传感器、电化学传感器或电极阵列电润湿泵中的一个或它们的集成元件，以及接入闭合回路的电子电路。2.如权利要求1所述的印刷式纸质微流体芯片，其特征在于，所述纸质基底为印刷涂料纸、防潮纸、防光纸、防水纸、绝缘纸、防虫纸、感应纸、装饰纸或研磨纸中的一种；所述加热器为薄膜加热器。3.如权利要求1或2所述的印刷式纸质微流体芯片，其特征在于，所述纸质基底的表面有石蜡浸润部分，所述石蜡浸润部分有微流道结构。4.如权利要求2所述的印刷式纸质微流体芯片，其特征在于，所述印刷涂料纸为铜版纸、涂布纸或合成纤维纸；所述防潮纸为浙青纸、涂塑纸或涂蜡纸；所述防光纸为胶卷纸；所述防水纸为油纸或树脂涂布纸；所述绝缘纸为电缆纸或涤纶纸；所述防虫纸为米虫纸；所述感应纸为光感试纸、电感试纸、热敏试纸、力感试纸、磁感试纸、放射性感应试纸、化学感应试纸或生化试纸；所述装饰纸为蜡光纸或水松纸；所述研磨纸为木工砂纸或水磨砂纸；所述化学感应试纸是PH试纸。5.如权利要求1所述的印刷式纸质微流体芯片，其特征在于，所述导电金属墨水含有0.lwt%?10wt%低熔点液态金属的氧化物和Owt%?90wt%导电性纳米颗粒或半导体纳米颗粒。6.如权利要求5所述的印刷式纸质微流体芯片，其特征在于，所述导电金属墨水含有0.01wt%?80wt%导电性纳米颗粒或半导体纳米颗粒。7.如权利要求5所述的印刷式纸质微流体芯片，其特征在于，所述低熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：