[发明专利]一种基于电润湿原理的管道状的微流控器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于电润湿原理的管道状的微流控器件及其制备方法，该微流控器件包含设置在衬底上的管状沟道，该管状沟道由衬底层、电极层、介质层、疏水层由下向上依次堆叠的薄膜堆叠结构卷曲构成；该管状沟道的内部作为液体的运输通道，其两端的开口分别作为液体的入口与出口。本发明通过环绕管道内壁分布的电极结构，提高了器件对液体的操控能力并拓展了适用性，具有设计新颖、制备容易、控制简单、自动化程度高、输出精度高等特点，极大地拓展了微流控技术及现场快速检测技术等的应用范围。

技术领域

本发明属于微流控技术领域，涉及基于介质层上电润湿原理的微流控技术及液体的移动过程，具体涉及一种基于电润湿原理的管道状的微流控器件。

背景技术

芯片实验室可简单定义为能够完成生物化学处理的各个过程、能自动完成传统实验室功能的微小化、集成化微电子机械系统，其目标是在单个器件上集成完全的分析过程，具有高集成度、高精度、低消耗、智能化等优点，在生物、化学等许多领域具有非常好的前景。

作为芯片实验室的动力部分，微流控技术起着重要作用。介质上电润湿技术通过电压改变液滴在介质表面的润湿性能以对液体进行操控，具有驱动方式简单、驱动力强、自动化程度高等许多优点，但存在功能单一、集成度低、对液体驱动力较低等不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实现对小体积液体精确控制与传输的可以一次性大量制备的介质层上电润湿微流控器件，进而改进现有二维平面结构电润湿器件，扩大基于介质层上电润湿原理的微流控技术的应用范围。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于电润湿原理的管道状的微流控器件，该微流控器件包含设置在衬底上的管状沟道，该管状沟道由衬底层、电极层、介质层、疏水层由下向上依次堆叠的薄膜堆叠结构卷曲构成；该管状沟道的内部作为液体的运输通道，其两端的开口分别作为液体的入口与出口。其中，所述的衬底的作用是用于辅助制备过程，并对完成的管道状器件进行支撑，同时其表面也可制备其他器件，进而实现多部分的级联。

所述的衬底层采用绝缘材料。

所述的电极层包含若干驱动电极，电极两两之间电气隔离。

所述的电极层中的驱动电极环绕分布于管道壁内。

所述的驱动电极的上下表面在其未卷曲形成管状沟道前分别处于同一平面。所述驱动电极的形状、大小以及其排布形式并不严格规定，以实现其功能为设计准则，但电极尺寸应保证可以环绕管道内部的液体，从而增大驱动电极与液体的接触面积(驱动电极与液体的接触面积指的是二者沿管道半径方向的投影的交叠面积。电润湿原理对液体的驱动力与该交叠区域的包络线长度成正比，因此在交叠区域形状不变的情况下，接触面积越大，包络线长度越长，电极对液体的驱动能力越强)，以实现其作为环绕电极更加精准有效操纵液体的目的。

所述的电极层的材料选择金属材料或导电透明的非金属材料，该非金属材料包含氧化铟锡和/或掺铝的氧化锌。

所述的介质层材料选择具有一定介电常数与抗击穿能力的不导电物质，优选介电常数高且抗击穿能力强的物质，包括但不限于脂环族环氧树脂CEP、SU-8、二氧化硅、氧化钛、五氧化二钽等。

所述的疏水层的材料选择能够降低液滴表面接触势的材料，包括但不限于特氟龙Teflon、氟树脂Cytop等。

本发明还提供了一种根据上述的基于电润湿原理的管道状的微流控器件的制备方法，该方法包含：

步骤1，制备牺牲层：根据需要的尺寸和形状，在衬底的表面制备牺牲层；该衬底的材料可选用硅等；牺牲层材料应与其他部分材料不同，且牺牲层材料的选取应保证其在最后移除时，不会对其他部分的材料造成损伤；