[發明專利]微流控器件以及其制造方法、制造裝置

有效

• 申請號: 202010966487.4
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN112138731B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 孫道恒;陳小軍;吳德志;王凌云;陳沁楠;何功漢
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 何家富

1.一種微流控器件，其特征在于：所述的微流控器件包括：下基底層、上基底層、和設置于二者之間的至少包括有微閥基本單元的功能區，所述的功能區是由至少三層以上微/納米纖維膜層疊打印構成，其中：中間層是至少包括一層微/納米纖維膜層中按照全面覆蓋的筑型圖案噴印方式滲透并固化有疏水材料，以構成薄膜-微腔結構的可致動薄膜部分，中間層的其中上、下層中，均至少具有一層微/納米纖維膜層中按照微流道圖案進行部分覆蓋的筑型圖案噴印方式滲透并固化有疏水材料，所述的疏水材料按照設定的圖案形成以構建出微流控疏水壁壘，從而構建出2D分布或3D分布的微流道；其中，所述的功能區中的微流道是移除了微/納米纖維材料的中空通道或者是微流道有部分是中空通道，有部分還填充有微/納米纖維材料。

2.根據權利要求1所述的微流控器件，其特征在于：所述的打印方式是以微/納米纖維自支撐的增材制造方式進行的。

3.根據權利要求2所述的微流控器件，其特征在于：所述的納米纖維自支撐增材制造方式是基于電液耦合噴印技術。

4.根據權利要求1所述的微流控器件，其特征在于：所述的微/納米纖維膜層的材料是：高分子聚合物納米級纖維、高分子復合材料納米級纖維或天然纖維的納米級改性纖維。

5.一種微流控器件的制造裝置，所述的制造裝置包括：高壓直流電源、注射泵系統、噴頭模塊、收集板、位移執行組件和控制系統，注射泵系統將打印材料輸送至噴頭模塊，以對收集板上固定的下基底層進行電液耦合噴印打印，所述電液耦合噴印打印包括：先通過打印以沉積微/納米纖維膜基層，再通過打印以將疏水材料按照設定的圖案轉移至微/納米纖維膜基層并固化，從而形成微/納米纖維膜功能層，構建至少一層微/納米纖維膜功能層以形成微流控器件的功能區，控制系統至少用于控制位移執行組件，以改變噴頭模塊與收集板相對位置，高壓直流電源的兩輸出電極分別連接于噴頭模塊和收集板，用于產生電液耦合噴印打印所需的高壓直流電；其特征在于：所述的噴頭模塊是采用三個噴頭，分別為：靜電紡絲噴頭、熔融靜電直寫噴頭和靜電噴印噴頭；所述的制造裝置按如下過程進行操作：

a)所述的收集板上固定下基底層，

b)通過位移執行組件調節收集板上的下基底層的相對于噴頭模塊的高度，開啟注射泵系統和高壓直流電源，并調節電壓，當注射泵系統開始工作時，形成微/納米纖維膜材料的打印溶液按照給定的紡絲速度和時間液輸送到靜電紡絲噴頭，根據預先設計好的程序和路徑通過位移執行組件帶動以進行靜電紡絲打印，

c)當微/納米纖維膜達到一定的厚度，將注射泵系統關閉，通過位移執行組件調節收集板上的下基底層的相對于噴頭模塊的高度，并再次調節高壓直流電源的電源電壓，注射泵系統將疏水材料輸送到熔融靜電直寫噴頭或靜電噴印噴頭，

d)根據預先設計好的程序和路徑通過位移執行組件帶動以設計的微流控圖案進行建微流控疏水壁壘的局部打印或進行全面覆蓋打印，打印方式是根據選用的熔融靜電直寫噴頭或靜電噴印噴頭的其中之一而選擇進行熔融靜電直寫打印或靜電噴印打印或者交替進行，

e)疏水材料打印后，打印的微流道圖案或者全面覆蓋圖案，固化形成疏水的壁壘或可致動薄膜部分，

其中：進行靜電紡絲打印時，噴頭模塊與基底的距離應設定為1～200mm；進行靜電噴印打印或熔融靜電直寫打印時，噴頭模塊與基底的距離應設定為0～5mm，

f)根據所需要制造的微流控器件的層數以及功能區中微流道基本單元或微閥基本單元的結構要求，多次循環執行上述b)至e)的過程，直至完成微流控器件的制造；其中，過程包括：進行操作以構建至少三層含筑型圖案及微/納米纖維膜的基本單元所構成的薄膜-微腔結構，所述薄膜-微腔結構至少包括第一層結構、第二層結構和第三層結構，其中形成所述第一層結構和第三層結構的基本單元的筑型圖案噴印方式是按照微流道圖案進行部分覆蓋，形成所述第二層結構的基本單元的筑型圖案噴印方式是全面覆蓋。