[发明专利]一种集成聚氨酯薄膜的微流控气动微阀的制备方法

说明书

本发明公开了一种集成聚氨酯薄膜的微流控气动微阀的制备方法，包括：取基于PDMS的气动控制层，清洗、吹干；在硅晶圆表面均匀旋涂聚氨酯分散体，加热固化，形成聚氨酯弹性薄膜；将处理后的气动控制层和聚氨酯弹性薄膜进行等离子体处理；将等离子体处理后的气动控制层和聚氨酯弹性薄膜键合面迅速对准后施压并加热，使气动控制层表面集成聚氨酯弹性薄膜，得产物；取另一基于PDMS的微流体通道层，清洗、吹干，与所述产物进行等离子体处理；将等离子体处理后的微流体通道层与所述产物键合面迅速对准后施压并加热，使产物表面键合微流体通道层。本发明气密性好、性能好。

技术领域

本发明涉及微流控气动微阀制备方法，特别涉及一种集成聚氨酯薄膜的微流控气动微阀的制备方法。

背景技术

微流微流控技术是一门涉及流体物理学、化学、微电子学、材料学、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为该技术具有微型化、集成化等特征，包含有微流体通道的系统通常被称为微流控芯片，也被称为芯片上的实验室或微全分析系统。微流控技术在生物医学研究中具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景。

微阀作为微流控技术的重要部分，可以用来操纵和控制微流体。气动微阀是微阀的常见形式，该种微阀可以通过气体压力来控制薄膜的形变，以此来达到控制微通道内流体的目的。微流控气动微阀通常由软光刻技术制备而成，按照结构主要分为两种：常开型与常闭型。常开型有Quake Valve、Plunger Valve、Lateral Deflection Valve等，常闭型有Doormat Valve、Curtain Valve、Check Valve等。聚二甲基硅氧烷(PDMS)具有优良的光学特性、生物兼容性、易加工成型等特点，是目前微流控芯片的常用材料之一，同时也是微阀中弹性薄膜的常见选择。但是PDMS材料通过旋涂得到的弹性薄膜较厚，成膜后延展率较差，在控制气动微阀内的薄膜形变时需要较大的气压，在经过多次形变后容易破裂，同时PDMS由于自身材料的孔状结构，具有透气性，会使高压气体进入微通道内的流体而形成气泡，气泡的存在会改变生物体所处的流体环境，影响对生物体的测试，而且微流体通道中的气泡会引起光学上的衍射、反射、折射等问题，不利于对生物体的显微观测。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种集成聚氨酯薄膜的微流控气动微阀的制备方法，该方法产品气密性好，可提高测试性能。

技术方案：本发明提供一种集成聚氨酯薄膜的微流控气动微阀的制备方法，包括如下步骤：

(1)取基于PDMS的气动控制层，清洗、吹干，备用；

(2)取硅晶圆，在其表面均匀旋涂聚氨酯分散体，加热固化，形成聚氨酯弹性薄膜；

(3)将步骤(1)和(2)处理后的基于PDMS的气动控制层和聚氨酯弹性薄膜进行等离子体处理；

(4)将步骤(3)等离子体处理后的基于PDMS的气动控制层和聚氨酯弹性薄膜键合面迅速对准后施压并加热，使气动控制层表面集成聚氨酯弹性薄膜；

(5)取基于PDMS的微流体通道层，清洗、吹干，与所述步骤(4)的产物进行等离子体处理；

(6)将步骤(5)等离子体处理后的基于PDMS的微流体通道层与步骤(4)的产物键合面迅速对准后施压并加热，使步骤(4)的产物表面键合基于PDMS的微流体通道层，完成气路和液路封闭。

进一步地，所述步骤(1)中清洗是先用异丙醇清洗，再用去离子水冲刷表面残留液体。其中，清洗是先用异丙醇清洗，再用去离子水冲刷表面残留液体。

进一步地，所述步骤(3)中等离子体处理为将所述基于PDMS的气动控制层和聚氨酯弹性薄膜放入氧等离子体清洗机，通入氧气和空气的混合气体，舱内气压维持在350mtorr～400mtorr，启动等离子清洗机，将射频功率调至30W，处理时间为30s～60s。