[發(fā)明專利]一種陶瓷微流控芯片及其制備方法、應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210895169.2
• 申請(qǐng)日: 2022-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN115193498A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐燕如
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 之江實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00;C04B35/10;C04B35/505;C04B35/44;G01N21/64
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發(fā)明公開了一種陶瓷微流控芯片及其制備方法、應(yīng)用，該陶瓷微流控芯片是由摻雜稀土離子的透明陶瓷基體與微通道構(gòu)成，且微通道分布在透明陶瓷基體內(nèi)部。其中摻雜于透明陶瓷中的稀土離子為Mn²⁺、Mn⁴⁺、Cr³⁺、Pr³⁺、Ce³⁺、Nd³⁺、Yb³⁺、Er³⁺、Ho³⁺、Tm³⁺、Eu³⁺等中的一種或者多種。透明陶瓷基體為Al₂O₃、Y₂O₃、MgAl₂O₄或(Gd_xLu_yY_1?x?y)₃(Ga_ZAl_1?z)₅O₁₂(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)中的一種。該陶瓷微流控芯片的透明陶瓷基體由高溫致密化燒結(jié)得到，具有高的致密度與透過率。該陶瓷微流控芯片的微通道內(nèi)徑尺寸為數(shù)十到數(shù)百微米，且微通道通過犧牲模板法形成。該陶瓷微流控芯片具有物化性能穩(wěn)定，成本低以及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流控技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種陶瓷微流控芯片及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

微流控芯片將傳統(tǒng)反應(yīng)體系縮小到微米級(jí)的通道中操作納升到微升流體。微流控芯片中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)具有快速、簡(jiǎn)便及易于精準(zhǔn)操作的特點(diǎn)。微流控芯片包括反應(yīng)溶液的輸送、特定設(shè)計(jì)的微反應(yīng)通道或管道以及反應(yīng)液收集。科學(xué)合理的設(shè)計(jì)微反應(yīng)通道有利于精準(zhǔn)控制反應(yīng)進(jìn)行。目前主流微流控芯片采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)等有機(jī)物，其具有易成型，制備工藝簡(jiǎn)單快捷，且微反應(yīng)通道完成精度高等特點(diǎn)。然而有機(jī)物材質(zhì)的微流控芯片一般存在不耐高溫，抗化學(xué)腐蝕性能差等問題。中國(guó)專利CN110523449B采用羥基磷灰石陶瓷作為微流控芯片的基體，利用陶瓷光固化技術(shù)打印出陶瓷基底生坯，而后經(jīng)高溫高壓燒制形成透明陶瓷基底，最后將透明陶瓷基體與PDMS蓋板進(jìn)行封接，形成透明陶瓷微流控芯片。該方法制備的微流控芯片采用無機(jī)羥基磷灰石作為陶瓷基底與有機(jī)PDMS蓋板進(jìn)行封接，封接工藝難度較大，且有機(jī)PDMS蓋板的應(yīng)用也降低了微流控芯片的耐腐蝕性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于制備一種透明陶瓷微流控芯片，這種微流控芯片的最高使用溫度可達(dá)1500℃，且抗酸堿腐蝕。同時(shí)可通過激光激發(fā)陶瓷基體中的稀土離子對(duì)微通道實(shí)現(xiàn)分段精準(zhǔn)控溫處理。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：

本發(fā)明實(shí)施例的第一方面提供了一種陶瓷微流控芯片，該陶瓷微流控芯片是由摻雜稀土離子的透明陶瓷基體與微通道構(gòu)成，且微通道存在于透明陶瓷基體內(nèi)部；其中摻雜于透明陶瓷基體中的稀土離子為Mn²⁺、Mn⁴⁺、Cr³⁺、Pr³⁺、Ce³⁺、Nd³⁺、Yb³⁺、Er³⁺、Ho³⁺、Tm³⁺、Eu³⁺中的一種或者多種；透明陶瓷基體為Al₂O₃、Y₂O₃、MgAl₂O₄或(Gd_xLu_yY_1-x-y)₃(GazAl_1-z)₅O₁₂中的一種，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1；該陶瓷微流控芯片的透明陶瓷基體通過高溫致密化燒結(jié)獲得；該陶瓷微流控芯片的微通道通過犧牲模板法形成。

進(jìn)一步地，所述微通道的內(nèi)徑尺寸為5-100微米。