[发明专利]微流控芯片及其应用

说明书

本申请提供了一种微流控芯片及其应用，微流控芯片包括第一芯片通道层，第一芯片通道层包括压电材料，第一芯片通道层具有第一液滴通道；或微流控芯片包括第二芯片通道层和设置在第二芯片通道层表面的光声响应层，光声响应层包括压电材料，第二芯片通道层靠近光声响应层的一侧表面具有孔道结构，孔道结构与光声响应层结合形成第二液滴通道；压电材料的压电系数大于或等于1pC·N^‑1。该微流控芯片可通过光照或声音驱动液滴，简化了液滴的操控方法，具有便携、长距离高速操纵液滴的优点。

技术领域

本申请涉及微流控技术领域，具体涉及一种微流控芯片及其应用。

背景技术

微流控技术是应用微管控制微小流体的技术，目前已成功应用在生物医学、有机合成、化学分析及微反应器等领域。微流控芯片内的液滴具有体积小、流速快和易变形的特点，目前，对微流控芯片内液滴的操控方式有气压驱动、离心驱动、电渗驱动和热气驱动，然而以上方法操作复杂，对液滴的控制精度较低，而且操控的设备的成本高，极大的限制了微流控技术的发展和应用。因此，有必要提供一种新的微流控操控平台，以简化液滴的操控方法并实现对液滴的灵活控制。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供了一种微流控芯片，该微流控芯片可通过光驱动液滴，简化液滴的操控方法，并且能够实现液滴高速和远程的运动，有利于微流控技术的推广和应用。

具体地，本申请第一方面提供了一种微流控芯片，包括

第一芯片通道层，所述第一芯片通道层包括压电材料，所述第一芯片通道层具有第一液滴通道；

或所述微流控芯片包括第二芯片通道层和设置在所述第二芯片通道层表面的光声响应层，所述光声响应层包括压电材料，所述第二芯片通道层靠近所述光声响应层的一侧表面具有孔道结构，所述孔道结构与所述光声响应层结合形成第二液滴通道；所述压电材料的压电系数大于或等于1pC·N^-1。

本申请的微流控芯片包括压电材料，经极化的压电材料在光照下会发生温变，随后产生电场梯度，或者经极化的压电材料在声音刺激下会产生温变和声-电转换，随之产生电场梯度，液滴在静电力作用下会随着光照位点或声音刺激位点的移动而发生运动；压电材料的压电系数大于或等于1pC·N^-1时，压电材料对光照和声音具有良好的响应，从而保证光或声音可以有效地控制液滴运动。该微流控芯片可结合激光光束或超声探头实现对液滴的操控，从而简化液滴的操控方法，实现对液滴的精准操控。

可选的，所述第一芯片通道层的材料包括压电材料。

可选的，所述第一液滴通道的表面覆有压电材料。

可选的，所述压电材料包括有机压电材料和无机压电材料中的一种或多种。

可选的，有机压电材料的压电系数d₃₃大于或等于10pC·N^-1。

可选的，无机压电材料的压电系数d₃₃大于或等于30pC·N^-1。

可选的，所述有机压电材料包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、碳原子数为奇数的尼龙、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚亚乙烯基二氰、聚脲、聚苯基氰基醚、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺、铁电液晶中的一种或多种。

可选的，所述聚偏氟乙烯共聚物包括聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物和聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯共聚物。

可选的，所述无机压电材料包括钛酸铅、钛酸钡、铌酸钾、铌酸锂、钽酸锂、钛酸铋、铋层状钙钛矿结构铁电体、钨青铜型铁电体、铁酸铋、磷酸二氢钾、硫酸三甘酸氨、罗息盐、钙钛矿型有机金属卤化物铁电体及上述的掺杂化合物中的一种或多种。