《PDMS芯片的制作工藝研究》5100字（論文）

PDMS芯片的制作工藝研究目錄TOC\o"1-2"\h\u17527PDMS制作工藝研究 14456第一章緒論 120221第二章微流控PDMS介紹 1207212.1PDMS簡介 125386第三章PDMS芯片的作用和制作 4193813.1基因測序芯片 4159033.2微流控納米芯片 8緒論為了把微流控芯片制作的性能進(jìn)行優(yōu)化，本文研究了PDMS基板的成型工藝，表面改性工藝和芯片粘接工藝。主要的研究成果如下：PDMS基板是通過二次成型工藝制成的，囊括了玻璃微通道模板生產(chǎn)。使用光刻和濕法蝕刻兩者相結(jié)合的方法，將凹形玻璃微通道模板制造出來。將固化劑和PDMS以1：10的量進(jìn)行融合，在澆鑄后，將它們置于在九十?dāng)z氏度的環(huán)境里下固化30分鐘。使用與模板相同的工藝制作玻璃凸微通道，并使用不同的掃描電子顯微鏡研究幾何知識結(jié)構(gòu)和表面形貌表征,結(jié)果數(shù)據(jù)表明，基于凸微通道模板的PDMS襯底成型的設(shè)計(jì)中其技術(shù)工藝非常簡單，存在很多的問題。在此基礎(chǔ)上，探索和研究了PDMS基材的紫外改性方法，測量了接觸角和X射線，建立了紫外改性的工藝參數(shù)，并討論了改性機(jī)理。通過光刻和剝離方法成功地將陣列電極連接到其上的鈀玻璃也稱為混合微流體芯片。PDMS基材和PDMS蓋板經(jīng)過UV改性。并粘合了完整的PDMS微流控芯片。微流控PDMS介紹2.1PDMS簡介2.1.1什么叫PDMS聚二甲基硅氧烷，簡稱為PDMS，是一種硅膠聚合物，使用非常頻繁和廣泛。所有硅酮都具有社會共同的重復(fù)硅氧烷單元，其分別由學(xué)生一個(gè)Si-O基團(tuán)所組成。硅原子上可以鍵合很多側(cè)基。在PDMS中，這些則為甲基基團(tuán)CH3。各種鏈端可以在聚合物上交聯(lián)。最常見的是三甲基甲硅烷氧基團(tuán)Si-SH3。最短的分子是六甲基二硅氧烷HMDSO，它只有兩個(gè)端基(不含二甲基硅烷含氧單體)，作為疏水等離子噴涂的工藝氣體具有重要意義。PDMS是線性聚合物，其在達(dá)到非常高的分子量時(shí)呈液態(tài)。但是，其可以通過互相交聯(lián)，并因此企業(yè)具有一定彈性特性。PDMS是一種惰性的高抗氧化聚合物，在有機(jī)電子學(xué)(微電子學(xué)或聚合物電子)和生物微量分析領(lǐng)域也可作為電絕緣體。對于PDMS，低壓等離子體的最常見用途便是微流體系統(tǒng)領(lǐng)域，應(yīng)用時(shí)按照客戶要求對指定的聚二甲基硅氧烷（例如：Sylgard184）進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，然后可以進(jìn)行等離子處理，并在玻璃板、硅表面或者其他基材上永久涂覆PDMS芯片。2.1.2PDMS的優(yōu)點(diǎn)1、由于PDMS具有良好的彈性，因此在脫模過程中，經(jīng)過加工的PDMS微通道可以很容易地剝離，同時(shí)保持模具的完整性，從而實(shí)現(xiàn)模具的再利用。2、PDMS具有柔韌性，易于吸附在其他材料的基材上，并且PDMS與表面不光滑的接觸中表現(xiàn)的非常緊密。在經(jīng)過人工處理后，與基板的密封效果好，粘接工藝簡單，澆注法制備的PDMS結(jié)構(gòu)具有較高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)。3.PDMS的最大優(yōu)點(diǎn)就是有電氣絕緣性，基于此項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)他在主流毛細(xì)管電泳芯片中被廣泛應(yīng)用。PDMS在任何溫度下都沒有什么明顯的變化，并且與其他液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的概率也不大，所以他的生物相容性非常高，以來適用于各類實(shí)驗(yàn)。4、到目前為止，PDMS在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。2.1.3PDMS的應(yīng)用領(lǐng)域化妝品為了很好地分散甲基硅油，還易于浸漬和噴涂以提高效率。也可以分為解決方案類型。它及其衍生物都是中國化妝品的優(yōu)質(zhì)原料，它確實(shí)在護(hù)膚方面有很好的功能，在中國此類原料屬于合成油脂。該產(chǎn)品對皮膚和粘膜無毒且無刺激性，唯一的缺點(diǎn)就是對人類的眼睛有一定的傷害。它是世界上公認(rèn)的安全產(chǎn)品。聚硅氧烷又稱硅油或硅膠，它具有良好的潤滑系統(tǒng)性能，對人體照射到紫外線時(shí)有一定的保護(hù)作用，良好的透氣性，緩慢釋放的香氣和香氣，良好的抗靜電性以及防塵功能效果非常顯著；高穩(wěn)定性，對其他產(chǎn)品沒有絲毫影響。聚硅氧烷是對此項(xiàng)產(chǎn)品的官方學(xué)名，也稱為應(yīng)用硅酮或硅油，屬于我們所有種類。在化妝品中，具有很多有益于人體的功能。它也被用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化妝品油原料，具有良好的柔軟性（基于聚二甲基硅氧烷）。皮膚護(hù)理產(chǎn)品通常用于保濕產(chǎn)品，也使用一些高端皮膚護(hù)理產(chǎn)品。聚甲基苯基硅氧烷是無色或淺黃色透明液體，具有良好的皮膚滲透性和使用后的良好皮膚。它可以增加皮膚的柔軟度，使頭發(fā)顏色變深，并保持自然光澤。它通常用于高級護(hù)膚產(chǎn)品和美容化妝品。環(huán)狀聚硅氧烷具有低粘度和良好的揮發(fā)性。它可以主要用于中國化妝品中，例如面霜，乳液，沐浴油，洗發(fā)水，古龍水，棒狀化妝品和止汗產(chǎn)品?；瘖y品是經(jīng)過合理制備和加工后由多種原料制成的復(fù)合混合物?；瘖y品具有多種原料和不同的特性。根據(jù)中國化妝品原料的性能和用途，可將其大致分為兩類：基質(zhì)原料和輔助生產(chǎn)原料。前者是化妝品的主要原料，在化妝品配方中占很大比例，在化妝品中起主要作用。后者在使化妝品成形，穩(wěn)定或賦予顏色，香味和其他特性方面起作用，這些化妝品以少量但極為重要的量用于化妝品配方中。化妝品是由天然，合成或提取的材料制成的化學(xué)混合物，用作研究不同社會物質(zhì)的原料，可以通過加熱，攪拌和乳化等生產(chǎn)管理程序進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工。除了直接使用聚二甲基硅氧烷外，為了很好地分散甲基硅油，還易于浸漬和噴涂以提高效率。它也可以分為三種類型：溶液型，脂質(zhì)型和乳液型。它及其衍生物都是中國化妝品的優(yōu)質(zhì)原料，具有良好的護(hù)膚功能，屬于我國化妝品原料中的合成油。該產(chǎn)品無毒，對皮膚和粘膜無刺激性，但對眼睛有刺激性，通常被認(rèn)為是安全的。修飾的聚二甲基硅氧烷在水或油相的表面上具有活性，這取決于通過修飾研究的基因的類型和數(shù)量。油溶性聚烷烴可提高油和石蠟的擴(kuò)散和開發(fā)能力，并可在中國化妝品和護(hù)膚產(chǎn)品的配方中使用，聚二甲基硅氧烷對皮膚具有良好的滲透性。應(yīng)用于皮膚的皮膚護(hù)理產(chǎn)品的光滑和清爽感通常是由于添加了原材料。原料本身也具有增加皮膚柔軟度的良好作用。在護(hù)發(fā)洗發(fā)水產(chǎn)品中，您可以加深學(xué)生頭發(fā)的顏色，以幫助您的頭發(fā)保持自然的光澤。基本上，可以使頭發(fā)光滑的洗發(fā)水可以及時(shí)找到原材料。在化妝品中，要求聚二甲基硅氧烷的粘度低，揮發(fā)性好，易于清潔，最高使用率可達(dá)到15％以上?；瘖y品成分審查專家組得出的結(jié)論是，二甲基硅氧烷及其相關(guān)衍生物“用于配制安全的化妝品”。它不會刺激皮膚和粘膜，但會刺激眼睛。它通常被認(rèn)為是安全的。由FDA領(lǐng)導(dǎo)的各個(gè)國家的相關(guān)部門已批準(zhǔn)在化妝品中使用聚二甲基硅氧烷，美國化妝品成分審查委員會也承認(rèn)其具有潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)。電器品聚二甲基硅氧烷可用于家用電器公司的電子技術(shù)行業(yè)中的電子連接器。皮革品聚二甲基硅氧烷可用于纖維和皮革：疏水劑，柔軟劑，手感改性劑，印染行業(yè)的消泡劑和縫紉線的潤滑。該乳液可用于皮革加脂，以改善皮革的疏水性，柔軟性和舒適性。它可用于處理皮革表面，從而改善耐磨性，耐水性分析和脫模性。光亮劑聚二甲基硅氧烷適用于汽車，家具，鞋類，水泥產(chǎn)品和其他行業(yè)的增白劑，包括汽車增白劑，泡沫家具清潔劑，乙烯基屋頂清潔劑，建筑材料增白劑等。脫模劑聚二甲基硅氧烷可用作橡膠或塑料產(chǎn)品和EVA鞋材的脫模劑。它可以直接使用，也可以用低硬度水稀釋。該產(chǎn)品高效，穩(wěn)定，用途廣泛。潤滑劑聚二甲基硅氧烷可用于擠出橡膠制品，例如傳送帶潤滑劑。可用作紡織企業(yè)以下開發(fā)過程的潤滑劑：紗線編織，縫合線的潤滑，襪子和內(nèi)衣的生產(chǎn)，縫合針的潤滑，玻璃和纖維細(xì)胞過濾器。第三章PDMS芯片的作用和制作3.1基因測序芯片3.1.1基因芯片的作用基因芯片測序的原理是雜交測序法，即與一組已知序列的核酸探針雜交，確定核酸序列，已知序列的靶核苷酸探針被固定在底物表面上。序號為tatgcaatctag的溶液與基因芯片上的核酸探針相互補(bǔ)充的時(shí)候，通過確定具有最強(qiáng)熒光強(qiáng)度的探針的位置即可獲得一整套互補(bǔ)探針序列。據(jù)此，可重組靶核酸序列。3.1.2基因芯片的制作PDMS芯片的制作如下：1、配膠：使用如圖3-1天平秤量。A膠:B膠=10:1。A膠與B膠的比越大配出來的膠越軟。A膠和B膠如圖3-2，左邊大瓶中為A膠，右邊小瓶中為B膠。圖3-1天平圖3-2A膠與B膠圖勻膠:打開真空脫泡攪拌機(jī),放入稱好的膠,抽真空將膠攪拌混合。如圖3-3是用于抽真空的真空機(jī)。圖3-3真空機(jī)修飾:揮發(fā)罐中放入已經(jīng)處理完成的硅片，并滴入約不超過三滴的修飾劑，大約三分鐘左右。4、倒膠:將錫箔平放容器中，將其放入硅晶片模具中，輕輕壓實(shí)硅晶片并倒入膠水，確保制成硅晶片上的膠水沒有氣泡如圖3-4所示。圖3-4倒膠摸具5、干燥:80°C恒溫干燥箱內(nèi)干燥約40min如圖3-5所示。圖3-5烘箱6、剝膠:稍微冷卻后，將錫箔紙撕開，將已經(jīng)固化的PDMS與硅晶片分離，然后小心地將PDMS去除。注意不要損壞硅片如圖3-6所示這是剛剝下來的芯片。圖3-6剝下來的芯片切割:用切割刀沿著芯片外框小心切割,注意切割整齊。8、打孔:如圖3-7這是孔的分布，要用圖2-5的打孔機(jī)對其進(jìn)行打孔，注意要對準(zhǔn)孔的位置不可以打歪，因?yàn)闆]個(gè)孔都鏈接著一條讓細(xì)胞流動(dòng)的線。圖3-7芯片孔的分布示意圖圖3-8打孔機(jī)清理:先把膠帶剪成一塊一塊的然后用膠帶粘的那一面做成一個(gè)膠棒，然后在四個(gè)孔里面轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，再在膠帶粘的一面把正反兩面粘趕緊，在用膠帶給它封起來。烘烤：在80°的烘箱中烘烤48小時(shí)讓其強(qiáng)度合格。包裝：把芯片從烘箱拿出來，在用膠帶把其兩面的贓物給粘掉，在用藍(lán)色的模給它包起來，在上面貼上標(biāo)簽，放到袋子中，最后再用壓縮機(jī)對其壓縮包裝。鏡檢:用顯微鏡觀察芯片通道是否合格。3.2微流控納米芯片3.2.1微流控納米芯片的介紹①目前在微分分析中的發(fā)展最熱門的話題便是微流控芯片。在對微流控芯片分析研究中中，將芯片作為其操作平臺，基于分析化學(xué)，將微機(jī)電加工技術(shù)作為依托，結(jié)構(gòu)特征為微管道網(wǎng)絡(luò)，在當(dāng)下主要應(yīng)用的對象為生命科學(xué)，這是當(dāng)前微總量分析系統(tǒng)開發(fā)的重點(diǎn)。其目的為是想把整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程：采樣，稀釋，試劑，反應(yīng)，分離和檢測功能集成到微芯片中，該芯片可以重復(fù)使用。②微流體芯片是可以通過微流體技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主要平臺。該設(shè)備的主要特點(diǎn)是它具有有效的結(jié)構(gòu)，使流體至少保持在一個(gè)緯度的千分尺上。由于是微觀尺度的結(jié)構(gòu)，在當(dāng)中流體產(chǎn)生了不同于正常尺度的表現(xiàn)，因此開發(fā)了自己對性能問題的獨(dú)特分析。③微流控芯片有如下幾點(diǎn)的特點(diǎn)和開發(fā)優(yōu)勢:液體流量可控的微流控芯片、對實(shí)驗(yàn)的樣品等使用量非常少、分析速度提升迅速大約為幾十倍，能在短時(shí)間內(nèi)分析出數(shù)以百計(jì)的樣品。④生命科學(xué)領(lǐng)域是現(xiàn)階段發(fā)展的重中之重。⑤當(dāng)前國際研究狀況：創(chuàng)新主要集中在分離和檢測系統(tǒng)上；關(guān)于如何在芯片上引入實(shí)際樣品分析的研究仍然非常薄弱，例如樣品引入，樣品更換和預(yù)處理。它的發(fā)展取決于跨學(xué)科的發(fā)展。3.2.2微流控納米芯片的制作配膠：天平秤量。A膠:B膠=10:1。勻膠:打開真空脫泡攪拌機(jī),放入稱好的膠,抽真空將膠攪拌混合。倒膠：把配好抽好的膠倒入如圖3-9所示的摸具里，倒入20g。圖3-9微流控納米芯片摸具靜止：倒入的膠會有很多氣泡，要靜止10分鐘讓他消除氣泡。封蓋：用干凈的納米蓋子蓋住摸具，蓋的時(shí)候一定要慢，不然會讓空氣進(jìn)去會產(chǎn)生氣泡，如果有氣泡也不能管，這片就報(bào)廢，所以一定要慢一些。烘烤：把蓋好的摸具放進(jìn)80°的封箱中烤1h，要在蓋子上放一個(gè)重物，防止烤的時(shí)候蓋子漲起來。翹起：把烤完的摸具從烘箱拿出，讓他冷卻一會，然后把周圍多余的膠給清掉在用撬棒把膠從摸具翹出，翹的時(shí)候不能碰到下面的摸具。切邊：把翹出來的芯片周圍多余的用切刀切除，如圖3-10所示。圖3-10微流控納米芯片打孔：用打孔器把兩個(gè)孔給打穿。包裝：最后用袋子裝起來。結(jié)語微通道的制備是微流控芯片制備和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。在本文中，我們著眼于玻璃微通道模板和PDMS微通道仿真技術(shù)的制備過程，并悟出以下結(jié)論。在玻璃上進(jìn)行一系列操作期間，許多污染物粘附在表面上。必須清潔它，以防止在成型過程中污染PDMS。洗滌步驟之后，將載玻片用氮?dú)飧稍?，然后用烤箱干燥以備后用。操作過程必須確?？梢院雎詢羲髦械娜紵龤埩粑铮?）打開空的脫氣混合器，添加稱量的膠水，然后用真空吸塵器攪拌并混合膠水，要注意不能有氣泡。（3）將處理過的硅片放入揮發(fā)罐中，并放下改性劑約3分鐘，時(shí)間不能太短。（4）將錫箔平攤在板上，將其放入硅晶片模具中，輕輕壓緊硅晶片，注意指紋不能沾上，然后倒入膠水，確保硅晶片上的膠水中沒有氣泡。（5）在80℃的恒溫下，在干燥箱中干燥約30分鐘。（6）冷卻后，去掉錫箔紙，使用小刀沿著芯片的外框切割，將成型的PDMS與晶片分離，注意刀片分離時(shí)不能劃到陽膜。（7）使用打孔機(jī)打孔，注意打孔的位置和大小。（8）用膠帶清潔流道表面，過程流道面不能有灰塵粘上。（9）使用顯微鏡觀察芯片通道是否可用。參考文獻(xiàn)1、方肇倫，吳志勇，關(guān)艷霞等．微流控分析芯片的制作及應(yīng)用．出版社，2、方肇