[發(fā)明專利]一種基于共形鍵合工藝的軟式曲面微流控器件制造方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910630230.9 | 申請(qǐng)日： | 2019-07-12 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN110407161B | 公開（公告）日： | 2022-02-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 陳良洲;安宏彬;王祥陽;戴江 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 華中科技大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B81C1/00 | 分類號(hào)： | B81C1/00;A61B3/10;A61B3/16;G02C7/04 |
| 代理公司： | 華中科技大學(xué)專利中心 42201 | 代理人： | 許恒恒;李智 |
| 地址： | 430074 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 共形鍵合 工藝 軟式 曲面 微流控 器件 制造 方法 | ||
1.一種基于共形鍵合工藝的軟式曲面微流控器件制造方法，其特征在于，包括以下步驟：
（1）帶微通道圖案的環(huán)氧樹脂曲面微通道模板的制備：
（1-1）以軟質(zhì)PDMS材料為對(duì)象，基于軟光刻工藝制備出圖案化的軟質(zhì)PDMS薄膜，得到一個(gè)表面含有圖案、且另一個(gè)表面不含圖案的PDMS薄膜，該圖案對(duì)應(yīng)于目標(biāo)的微流控器件的微通道；
以硬質(zhì)熱塑性塑料材料為對(duì)象，對(duì)硬質(zhì)熱塑性塑料表面先進(jìn)行電暈處理產(chǎn)生羥基，之后在APTES溶液水浴處理以硅烷化，使硅烷基接枝于硬質(zhì)塑料表面；
將PDMS薄膜不含圖案的表面、硅烷化處理后的硬質(zhì)塑料兩者進(jìn)行電暈處理改性，然后將兩者貼合并加熱形成不可逆鍵合，形成平面狀的軟硬式結(jié)構(gòu)微圖案組件；
（1-2）將所述步驟（1-1）形成的平面狀的軟硬式結(jié)構(gòu)微圖案組件置于熱板中加熱軟化，隨后將軟化的組件置于陰模上，通過鏡面鋼質(zhì)或鋁質(zhì)凸模沖壓、真空壓力吸附或高壓處理，將平面狀的軟硬式結(jié)構(gòu)微圖案組件熱塑成型成三維曲面狀的微圖案組件；
（1-3）將所述步驟（1-2）得到的三維曲面狀的微圖案組件貼于孔型夾具上，接著再將雙組分環(huán)氧樹脂AB膠以3:1的質(zhì)量比混合，澆鑄于所述孔型夾具中，倒模出所述三維曲面狀的微圖案組件的圖形；待環(huán)氧樹脂固化后，脫模所述三維曲面狀的微圖案組件，即可制備得到具有三維曲面表面、且?guī)⑼ǖ缊D案的環(huán)氧樹脂曲面微通道模板；
（2）準(zhǔn)備光滑的曲面微通道模板，該光滑的曲面微通道模板具體為光滑的鋼質(zhì)曲面微通道模板、或光滑的鋁質(zhì)曲面微通道模板、或光滑的環(huán)氧樹脂曲面微通道模板；其中，所述光滑的環(huán)氧樹脂曲面微通道模板的制備包括以下子步驟：
（2-1）制作軟質(zhì)PDMS薄膜，得到表面均不含圖案的PDMS薄膜；
對(duì)于硬質(zhì)熱塑性塑料材料，對(duì)硬質(zhì)熱塑性塑料表面先進(jìn)行電暈處理產(chǎn)生羥基，之后在APTES溶液水浴處理以硅烷化，使硅烷基接枝于硬質(zhì)塑料表面；
將PDMS薄膜、硅烷化處理后的硬質(zhì)塑料兩者進(jìn)行電暈處理改性，然后將兩者貼合并加熱形成不可逆鍵合，形成平面狀的軟硬式結(jié)構(gòu)光滑組件；
（2-2）將所述步驟（2-1）形成的平面狀的軟硬式結(jié)構(gòu)光滑組件置于熱板中加熱軟化，隨后將軟化的組件置于陰模上，通過鏡面鋼質(zhì)或鋁質(zhì)凸模沖壓、真空壓力吸附或高壓處理，將平面狀的軟硬式結(jié)構(gòu)光滑組件熱塑成型成三維曲面狀的光滑組件；
（2-3）將所述步驟（2-2）得到的三維曲面狀的光滑組件貼于孔型夾具上，接著再將雙組分環(huán)氧樹脂AB膠以3:1的質(zhì)量比混合，澆鑄于所述孔型夾具中，倒模出所述三維曲面狀的光滑組件的光滑表面；待環(huán)氧樹脂固化后，脫模所述三維曲面狀的光滑組件，即可制備得到具有三維曲面表面、且光滑的環(huán)氧樹脂曲面微通道模板；
（3）基于所述步驟（1）得到的所述帶微通道圖案的環(huán)氧樹脂曲面微通道模板，與所述步驟（2）中的所述光滑的曲面微通道模板，采用澆鑄成型的方式倒模制備出具有兩個(gè)三維曲面表面、且一個(gè)表面帶有微通道圖案同時(shí)另一個(gè)表面光滑的軟式的曲面帶微通道圖案硅橡膠薄膜；
（4）在鋼質(zhì)或鋁質(zhì)凸模表面涂覆液態(tài)硅橡膠，加熱固化在該鋼質(zhì)或鋁質(zhì)凸模上直接形成具有兩個(gè)三維曲面表面、且這兩個(gè)表面均光滑的軟式的曲面光滑硅橡膠薄膜；
（5）對(duì)所述步驟（3）得到的所述曲面帶微通道圖案硅橡膠薄膜中帶有微通道圖案的表面、以及所述步驟（4）得到的所述曲面光滑硅橡膠薄膜中未與所述鋼質(zhì)或鋁質(zhì)凸模直接接觸的表面，兩者進(jìn)行電暈處理，然后將這兩個(gè)表面曲面貼合并于80℃下加熱20 min形成不可逆鍵合得到具有目標(biāo)微通道的微流控器件；接著，將鍵合得到的整體器件從所述鋼質(zhì)或鋁質(zhì)凸模表面剝離即可得到軟式的曲面微流控器件。
2.如權(quán)利要求1所述基于共形鍵合工藝的軟式曲面微流控器件制造方法，其特征在于，所述步驟（1-1）中，所述圖案化的軟質(zhì)PDMS薄膜，其厚度為0.4-1mm，其中的圖案對(duì)應(yīng)寬度為20-700um、高度為10-200um的微通道。
3.如權(quán)利要求1所述基于共形鍵合工藝的軟式曲面微流控器件制造方法，其特征在于，所述步驟（1-1）和所述步驟（2-1）中，所述硬質(zhì)熱塑性塑料材料為PET、PMMA或PC，厚度為150-400um。
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