[发明专利]单分散水油液滴阵列超小反应器及制备方法、使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及微流体技术领域，特别涉及一种单分散水油液滴阵列超小反应器及制备方法、使用方法。

背景技术

皮升（10^-12 L）或飞升级(10^-15 L)的油包水（W/O）液滴作为微反应器在化学、生物、食品、制药等工业生产和科学技术实践方面有着重要的应用。要产生大量单分散（即大小均一）的液滴，现有的办法主要是利用流动聚焦(flow focusing)或T形结构得到这种微液滴，其原理都是利用一种载流体对溶液流体的快速剪切来获得快速运动的液滴串，每秒钟可产生1000个单分散液滴或更多。但是这些办法产生的液滴直径一般在10微米量级，难以同时产生大量单分散的皮升或飞升级的超小液滴。在这些方法基础上，有人提出了纳米通道、电喷流等方法来解决这一问题，但是这些方法都需要复杂的加工工艺过程和可观的能量输入（如气压、电压等），且流速的波动稳定对液滴大小影响巨大。此外，基于已有技术的微液滴快速流动，难以有效、大量地捕捉、存储以进行分析，一般是通过几何特性、电学筛选和光学操纵的原理来捕获单个液滴，没办法同时处理大量的超小液滴。因此，需要一种简单、有效、低成本的技术来解决单分散超小液滴（皮升-飞升量级或更小）的产生和操控。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有微流体技术的技术不足，提供一种同时产生和调控大量的单分散油包水液滴阵列的超小反应器的制备方法。

进一步地，提供一种单分散油包水液滴阵列的超小反应器。

进一步地，提供一种单分散油包水液滴阵列的超小反应器的使用方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种单分散水油液滴阵列超小反应器的制备方法，包括以下步骤：

1）涂布：通过旋转涂布将光刻胶均匀涂于衬底上，形成第一光刻胶层；

2）光刻：在第一光刻胶层上表面均匀旋涂光刻胶，形成第二光刻胶层；经过对准和光刻之后，在第二光刻胶层进行显影处理，形成若干均匀分布的凸起；

3）成型：在经过上述步骤2）处理的衬底上浇铸聚二甲基硅氧烷溶液，经脱气后在50-90°C的温度下加热固化；在上述步骤2）处理的衬底形成聚二甲基硅氧烷图形膜；且所述聚二甲基硅氧烷图形膜覆盖所述第一光刻胶层与第二光刻胶层；

4）钻孔：脱模，将聚二甲基硅氧烷图形膜从衬底上剥下；该聚二甲基硅氧烷图形膜上与凸起接触的位置形成微阱，若干所述微阱形成微阱阵列；所述该聚二甲基硅氧烷图形膜上相应第一光刻胶层的位置形成主通道；该聚二甲基硅氧烷图形膜两侧钻孔，分别作为液体的入口和出口；该入口和出口贯穿聚二甲基硅氧烷图形膜且与主通道相接；

5）邦定：将微阱阵列与主通道相对；接着用氧等离子体方法将经过步骤6）处理的聚二甲基硅氧烷图形膜与玻璃进行表面活化以完成粘接邦定；即制成单分散水油液滴阵列超小反应器。

优选地，所述聚二甲基硅氧烷溶液以聚二甲基硅氧烷：催化剂=10:1（体积比）配制。

一种单分散水油液滴阵列超小反应器制备方法，包括以下步骤：

1）涂布：通过旋转涂布将光刻胶均匀涂于第一衬底上，形成光刻胶层；

2）光刻：经过对准和光刻之后，在光刻胶层进行显影处理，形成若干均匀分布的且贯穿光刻胶层的凹坑，形成光刻胶图形掩膜；

3）刻蚀：通过上述光刻胶图形掩膜，利用感应耦合等离子体刻蚀从而在衬底上穿过通孔刻蚀出微阱，若干微阱结合形成微阱系列，相邻微阱之间形成凸起；

4）钻孔：洗掉光刻胶层，在第一衬底两侧钻孔，分别作为液体的出口和入口；并通过低压化学气相沉积在第一衬底上覆盖第一聚对二甲苯薄膜层；

5）二次刻蚀：在第二衬底上利用光刻技术及感应耦合等离子体刻蚀制作主通道；并同样覆盖上第二聚对二甲苯薄膜层；

6）邦定：将微阱阵列与主通道相对，然后将上述第一衬底与第二衬底在100°C -200°C的温度下进行粘接邦定；邦定后，所述主通道的长度大于微阱系列的长度，且所述出口和入口均与主通道相通；即制成单分散水油液滴阵列超小反应器。

优选地，所述主通道的宽度与深度比≥20。

优选地，所述衬底为硅；第一、第二衬底为二氧化硅

一种单分散水油液滴阵列超小反应器，包括衬底与衬底邦定的沟道；所述沟道与衬底之间形成主通道；所述主通道的宽度与深度比≥20；所述沟道靠近主通道的一侧设有微阱，若干所述微阱形成微阱阵列，且所述相邻微阱之间设有凸起；所述沟道两侧开孔，分别作为液体的入口和出口；所述入口和出口与主通道相通。