[发明专利]柔性微流道制备方法以及传感器

说明书

本发明涉及柔性微流道制备方法以及传感器。具有微流道的元件的制备中包括如下步骤：使用油墨材料经3D打印而一体成型微流道结构，所述油墨材料包括两种或两种以上的具有不同杨氏模量的油墨基材，所述微流道具有连续的或不连续的杨氏模量的梯度变化。

技术领域

本发明属于电子电器领域，具体涉及具有柔性的电子器件以及制备领域，更具体而言，涉及具有微流道结构的柔性电子传感器领域。

背景技术

生物体的腺体分泌液中蕴含着各种各样的生理物质，这些物质的含量直接反映了生物体的生理健康。如，研究人员可以利用汗液中的葡萄糖含量监测，推知被测者的血糖水平，借此达到疾病的预警和初步诊断。微流体器件是一类采用微流道和微流控技术制备的柔性传感器，可以实现体表处微量分泌液的提取，在取得样品的同时，可以进行生理参数的测量，并反映出腺体分泌液的流体特性，有研究表明，皮肤汗液压力就与一些生理疾病有关。同时，由于微流体器件具有轻薄的特点，不会为生物体带来不适，将其贴附在身上，可以无创伤无痛苦的进行疾病实时监测。所以，近些年来微流道被广泛的制备在柔性电子器件之中。

传统的制备方法中，一些文献报道了通过光刻方式进行微流道的制备，Martinez研究了利用光刻技术在纸基体中制作疏水屏障壁，从而在纸上形成微流体通道。疏水性光刻胶聚合物提供了一个非常好的物理屏障，它限制了液体进入纸张的流经途径。

另外的一些研究报道了通过打印或浇注的方式进行微流道的制备。

引用文献1公开一种基于三维打印快速制作微流道的方法。该方法包括以下具体步骤：S1.利用计算机辅助软件设计出流道的形状，并保存为STL模型；S2.利用切片软件将STL模型转化成三维打印机的打印路径轨迹；S3.按设计轨迹，利用三维打印将PVA水溶性材料打印在打印基板上，制得流道掩模；S4.取下打印基板，在其上浇筑胶水后静置；之后使得PVA溶解制得微流道。

引用文献2公开了一种基于FDM三维打印的异型截面微流道芯片的加工方法，包括下述步骤：步骤1：加工具有异型微孔的FDM喷嘴；步骤2：打印出异型截面微流道ABS阳模；步骤3：制作PDMS基底；步骤4：将ABS阳模转移至PDMS基底的上方，浇注PDMS溶液并依次进行固化、切片得到PDMS块；步骤5：在PDMS块上ABS阳模的两端处加工垂直通孔；步骤6：将PDMS块浸入ABS溶解液溶解掉ABS阳模；步骤7：向垂直通孔的一侧注入PDMS溶液，固化密封后形成异型截面微流道芯片。

此外，近些年来，也有报道通过3D技术进行微流道的制备，例如，引用文献3：本发明公开了一种基于3D打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺，包括用SLA或DLP 3D打印技术打印模型初始结构；原子层沉积、化学镀、电镀、离子溅射等方法在初始结构外面镀上一层金属或陶瓷镀层；通过填充的方法在初始结构外面填充有机物或金属或陶瓷或玻璃或它们的混合物；通过热处理的方法使树脂材料的初始结构气化并挥发，获得不同微观结构、孔径等的空心模型；再通过原子层沉积、化学镀、电镀、离子溅射等方法进行表面修饰，模拟多种材料的成分、粘度等性能，获得微流体渗流机理研究的标准模型。

然而，上述引用文献1～2并非将微流道直接成型，而是使用了模具。而引用文献3虽然使用了3D打印技术，但仅仅涉及模具的打印。此外，引用文献1和2中使用的微流道材料受到加工方式以及模具的影响，一方面适用的材料较为有限，如去除模具的工艺对模具材料本身具有一定限制，另一方面，用于微流道制备的材料使用单一一种材料，导致微流道均一，在使用于复杂条件或环境时，自适应性较差。引用文献3虽然也可以通过原子层沉积、化学镀、电镀、离子溅射等方法进行表面修饰，模拟多种材料的成分、粘度等性能。但加工方式过于复杂，在需要精确控制微流道不同部位具有不同性质的场合几乎无法使用。