[发明专利]一种电润湿介电液滴致动装置及其制造方法

说明书

本发明公开了一种电润湿介电液滴致动装置及其制造方法。一种制造包括一个或多个面的电润湿介电液滴致动装置的方法。该方法包括使用增材制造工艺，沉积非导电材料以形成基板和围绕基板的微流体结构；沉积导电材料，用于形成嵌入基板内的连接端和电极阵列；沉积电介质和疏水材料，以形成覆盖电极和基板的层；将具有第一和第二侧面的盖子设置在微流体结构上并在电极上方留下空间；其中盖子的第二侧面具有导电和疏水层；并且盖子的第二侧面对电极阵列。

技术领域

本发明涉及一种制造电润湿介电液滴致动装置的方法及电润湿介电液滴致动装置。

背景技术

电润湿介电(EWOD)是一种用于片上实验室(LoC)数字微流体领域的独特技术，其具有操纵小体积液体样品(也称为“液滴”)的潜力。EWOD设备可以作为前端平台，为其他LoC执行复杂的样品处理操作。

F.Mugele和J.C.Baret在“Electrowetting:from basics to applications”,Journal of Physics:Condensed Matter,volume 17,page R705(2005)中发表了电润湿技术的介绍，W.Nelson和C-J Kim在“Droplet Actuation by Electrowetting-on-Dielectric(EWOD):A Review”,Journal of Adhesion Science and Technology,volume26,pages 1747–1771(2012)中对电润湿介电装置进行了综述，以上文献在本发明中作为引用文献。

EWOD开发的主要障碍是复杂的制造工艺，同时需要微电子和微流体的制造步骤。为了利用电润湿效应，需要将导电电极无缝地集成到具有特定介电层和疏水层的微流体装置中。嵌入式电极还需要与外部驱动电子设备连接，并且还需要精细的连接设计以最大程度配合微流体的结构。

发明内容

本发明的第一方面，提供了一种制造包括一个或多个面的电润湿介电液滴致动装置的方法。该方法包括使用增材制造工艺来沉积非导电材料形成基板和围绕基板的微流体结构；沉积导电材料，用于形成嵌入基板内的连接端和电极阵列；以及沉积介电和疏水材料，以形成覆盖电极和基板的介电和疏水层。该方法还包括将具有第一和第二侧面的盖子设置在微流体结构上并且在电极上方留下空间。盖子的第二侧面具有导电和疏水层，并且盖子的第二侧面面对电极阵列。

该方法可以进一步包括使用增材制造工艺来沉积介电和疏水材料在介电和疏水层上形成功能结构。

根据本发明的第二方面，提供了一种制造包括功能结构的电润湿介电液滴致动装置的方法。该方法包括使用增材制造工艺来沉积非导电材料以形成基板和围绕基板的微流体结构；沉积导电材料，用于形成嵌入基板内的连接端和电极阵列；沉积介电和疏水材料，以形成覆盖电极和基板的第一介电和疏水层。该方法还包括沉积介电和疏水材料以在第一介电和疏水层上形成功能结构。该方法还包括将具有第一和第二侧面的盖子设置在微流体结构和功能结构上，并在电极上方留下空间。盖子的第二侧面具有导电和疏水层，并且盖子的第二侧面面对电极阵列。

增材制造过程可包括多通道墨水直接打印。增材制造工艺的至少一部分可包括选择性激光烧结(SLS)。增材制造工艺的至少一部分可包括立体光刻(SLA)。增材制造工艺的至少一部分可包括熔合丝制造(FFF)。增材制造工艺的至少一部分可包括挤出式3D打印等。增材制造过程可包括这些过程的组合。增材制造工艺可包括其他增材制造工艺。

在增材制造过程中，每种材料可以同时或连续地沉积。一些材料可以连续沉积，一些材料可以同时沉积。

可以使用多个喷嘴来沉积非导电材料，导电材料以及介电和疏水材料。多个喷嘴中的每个喷嘴可以配置为沉积不同的材料。任何数量的多个喷嘴可以配置成沉积相同的材料。

该方法可以沉积多个面。多个面可以被配置为允许一个或多个液滴在相邻面的空间之间移动。至少一个面可以在与另一个面不同的平面上。多个面可以形成盒状结构。