[发明专利]生物微流控芯片3D打印电极材料与3D打印电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物微流控芯片3D打印电极材料与3D打印电极及其制备方法。本发明的生物微流控芯片3D打印电极材料制备方法以氧化石墨烯先分散到溶剂中再混合光敏树脂的制备方式，使氧化石墨烯片层充分剥离、分散，使氧化石墨烯更好地分散于光敏树脂中，实现氧化石墨烯的高利用率，从而使制备的生物微流控芯片3D打印电极材料粘度更低，更适合光固化3D打印。且添加了导电颗粒，导电颗粒与氧化石墨烯协同作用提高导电性，使制备的生物微流控芯片3D打印电极材料获得更好的导电性，且不会破坏制备的3D打印电极的表面结构，制备的3D打印电极具有完整的成型形状，无崩塌缺陷，且导电性能优异。

技术领域

本发明涉及生物微流控芯片电极材料技术领域，具体涉及一种生物微流控芯片3D打印电极材料与3D打印电极及其制备方法。

背景技术

微流控芯片是指一项在几微米到几百微米尺度下的流道里对微小剂量的流体(10-9-10-18L)进行各种操纵实验的卓越技术，在分析化学、医学诊断、细胞筛选、基因分析、药物输运等领域领有着广泛的应用。根据检测方法分类，基于微流控芯片的传感器主要有光学检测与电化学检测两类。将电化学分析方法与免疫学技术相结合，可以得到电化学免疫传感器，电化学免疫传感器是生物传感器的一种，它将免疫技术的高特异性和传感技术的高灵敏相结合，具有响应速度快、灵敏度高、操作简单、成本低等优势。

石墨烯是单层碳原子构成的二维纳米材料，具有独特的无间隙锥形能带结构，且其理论比表面积、导电率以及杨氏模量分别高达2630m²·g^-1、6000S·cm^-1、1.0TPa，故在电学、光学、热学及力学等领域具有广阔的应用前景，是一种优秀的电化学传感材料，目前石墨烯氧化物与还原型石墨烯氧化物已在电化学传感领域取得了广泛的应用。

用三维结构石墨烯作为生物微流控芯片电极是近年来石墨烯功能化的研究热点。传统的三维石墨烯基材料的制备方法，主要包括自组装法(水热还原法、化学还原法及冷冻干燥法)和模板法(胶体模板法、模板辅助化学气相沉积法及模板辅助水热还原法)。但以上三维石墨烯制备方法都无法同时满足形状精确可设计和可规模化制备的要求。

3D打印技术具有打印结构可设计，易实现快速、规模化制造的优点。目前的3D打印技术制备三维石墨烯，多采用喷头挤出式，如《一种基于氧化石墨烯材料的3D打印气凝胶及其制备方法》(申请号201710713401.5)，但这种技术缺点在于：受限于挤出喷头产品制备精度不高、挤出头需要沿单层成型面往复运动使得成型效率较低。也有采用光固化方法，如专利《一种石墨烯光固化3D打印方法及其应用》(申请号201710514156.5)，将石墨烯或氧化石墨烯微片直接与光敏树脂混合，之后再添加其他添加剂，这种方式的缺点在于石墨烯片之间存在较强的π-π键和范德华力，导致其容易发生团聚或堆叠，而氧化石墨烯具有强亲水性、弱亲油性，因此这种办法其分散效果较差，材料容易产生片层团聚、沉淀。

发明内容

为解决现有的制备方法无法精确设计、规模化制备三维石墨烯基的生物微流控芯片电极材料，且现有3D打印方法制备三维石墨烯基的生物微流控芯片电极材料容易发生团聚、分散效果差等缺陷，本发明提供了一种生物微流控芯片3D打印电极材料制备方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种生物微流控芯片3D打印电极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制氧化石墨烯凝胶

将氧化石墨烯溶于溶剂中，得到氧化石墨烯凝胶；

(2)制备3D打印电极材料

(2-1)向所述氧化石墨烯凝胶中加入低聚物、活性单体、降解剂、导电颗粒、消泡剂、阻聚剂、分散剂和烧结助剂，球磨混匀；

(2-2)将球磨混匀后的混合物抽真空搅拌，消除气泡；再加入光引发剂，分散均匀，得到所述的生物微流控芯片3D打印电极材料。