[发明专利]宽高比恒定的微结构的制备方法和PDMS弹性体

说明书

本发明提供了一种宽高比恒定的微结构的制备方法，该方法包括首先利用光刻法选择性曝光制备出表面具有微结构图案的基底，再于微结构图案中填充牺牲层液体，最后倾倒PDMS并固化后得到宽高比恒定的微结构。同时本发明也提供了一种具有由以上方法所制备的微结构的PDMS弹性体。本发明所述的制备方法可在PDMS上制备出宽高比恒定的微结构，且该制备方法仅通过基底表面微结构图案制备、填充牺牲层液体，以及PDMS平铺固化即可完成制备，整体工艺简单，操作简便，有利于推广应用。

技术领域

本发明涉及微结构制备技术领域，特别涉及一种宽高比恒定的微结构的制备方法。同时，本发明也涉及一种具有由以上方法所制备的微结构的PDMS弹性体。

背景技术

微结构是尺度范围一般在微米量级的结构形式，其在微流体力学以及生物医药微流控方面有着广泛的应用。目前用于制备微结构的方法主要有硬质塑料和金属注塑模具加工工艺、干膜光刻加工工艺、光刻法加工聚二甲基硅氧烷 (PDMS)工艺、模塑法分层加工工艺、热压成型工艺，以及拉伸毛细玻璃管工艺、蚀刻加工无机材料工艺等多种方法。

现有的制备微结构的方法虽能实现微结构的制备，但其也存在制备工艺复杂，微结构加工耗时长，小批量试验产品制备成本高，难以加工弧形微结构，以及对于连续变化的宽度难以制备宽高比恒定的微通道结构等诸多不足。其中，以传统的用于微流控芯片的微通道结构为例，其截面即通常为矩形的，这在进行更复杂的微流体环境模拟时便有着一定的不足。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种宽高比恒定的微结构的制备方法，以可进行宽高比恒定的微结构的制备。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种宽高比恒定的微结构的制备方法，该方法包括如下的步骤：

a.将基底表面进行疏液修饰，使被修饰的基底表面具有疏液性；

b.在所述基底具有疏液性的表面涂抹一层光刻胶，并将光刻胶层加热固化；

c.通过掩模版使紫外光选择性照射所述基底具有光刻胶层的表面，再通过显影液溶解去除被紫外光照射区域的光刻胶，以将掩模版上微结构图案复制到所述光刻胶层上；

d.通过等离子刻蚀对复制有微结构图案的所述光刻胶层进行表面处理，再将所述基底表面的光刻胶去除，以在基底表面形成亲液性的微结构图案；

e.在亲液性的所述微结构图案中填充牺牲层液体；

f.将PDMS的预聚物和固化剂按10：1质量比混合并搅拌均匀，去除气泡后倾倒在具有微结构图案的所述基体表面上；

g.在30℃条件下进行自然固化，再于55℃条件下加热使PDMS完全固化，之后将PDMS由基底上揭下，即在所述PDMS上得到宽高比恒定的微结构。

进一步的，所述基底为硅片或玻璃片。

进一步的，步骤a中采用全氟辛基三乙氧基硅烷对所述基底表面进行疏液修饰。

进一步的，步骤b中的所述光刻胶为正性光刻胶，且步骤d中通过丙酮、无水乙醇去除所述基底表面的光刻胶。

进一步的，所述光刻胶采用AZ9260光刻胶，且步骤b中为在热板上150℃加热330s将光刻胶层加热固化。

进一步的，所述牺牲层液体为甘油。

进一步的，步骤e中通过旋涂法或涂布法将牺牲层液体填充于微结构图案中。

进一步的，步骤g中为在30℃条件下进行24h的自然固化，再于55℃条件下加热1h。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：