论文部分内容阅读
微流控芯片是通过微泵、微阀等结构元件将进样、分离、分析等实验单元集成到一块芯片上的技术。从上世纪90年代开始发展,到如今已经成为了一项国际前沿性科学,在分析化学、生命科学、临床医学、环境检测、信息学等领域有着广泛的应用。电渗流是微流控芯片重要的操控技术。它通过施加直流电压产生库仑力,作用在通道壁面的双电层来驱动液体的流动;电渗流技术不需要设计微泵、微阀等结构所以它有利于微流控芯片的集成化、微型化。本文的主要工作是设计了采用介电击穿作开关来驱动电渗流的微流控芯片,其设计思路是在两个微通道之间一个坝的结构作为阻挡层,通过坝的介电击穿来驱动坝两边的通道内的流体。本文主要研究了微米尺寸下介电击穿驱动电渗流的可行性,目的是通过通道中导电溶液来取代电极的作用,从而简化微流控芯片的集成工艺;设计方法是通过COMSOL多物理场耦合软件对电介质击穿下坝的电场、焦耳热、温度分布进行模拟,结合材料的耐热温度来验证介电击穿的可恢复性;通过电渗流驱动下的流体速度、压力分布的仿真结果,得出介电击穿驱动电渗流以及开关型通道结构的电渗泵的合理性。本文设计了两种类型的通道结构作对照来测试介电击穿驱动电渗流的效果;一种结构有坝阻隔,一种结构通道连通。通过电流的不稳定持续时间来检测电渗流。选择聚二甲基硅氧烷(Polydimelthylsiloxane PDMS)和硅为材料,通过光刻、刻蚀、紫外光键合等工艺成功制作了微流控芯片。最后,本文通过观察细胞的运动检测到了电渗流的产生。