[发明专利]微流控芯片及基于Janus游动微电极的液滴原位爆破方法

权利要求书

1.一种微流控芯片，其特征在于：其包括板形的盖板、基底，以及设置在所述盖板和基底之间的PDMS通道，所述盖板、基底和PDMS通道之间形成一个封闭的空腔，还包括连通所述空腔的入口和出口；所述入口和出口均设置在所述盖板或基底上，或所述入口和出口分别设置在所述盖板和基底上；所述盖板和基底的内侧均设置有用以连接外部电源的导电层；所述空腔内设置有至少1个可在所述空腔内自由移动的Janus游动微电极；所述Janus游动微电极包括组合在一起的导电部和磁性部，借助所述磁性部以通过外部磁场控制所述Janus游动微电极在所述空腔内的移动及其姿态，通过所述导电部以实现所述Janus游动微电极与所述盖板和基底的导电层导通，从而形成一局部电场。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述盖板和基底均由带有氧化铟锡涂层的导电玻璃制成。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述盖板和基底之间的间距为1.0mm；所述Janus游动微电极为半径为300μm的球形或横截面半径为300μm的棒形。

4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于：所述Janus游动微电极的导电部和磁性部的体积比为1:1。

5.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片通过下述工艺加工而成：

1)通过数控机床加工得到具有一口字形型腔的通道模具，利用无影胶将通道模具粘贴在清洗干净的玻璃表面；裁切带有氧化铟锡涂层的导电玻璃制成所述盖板和基底；所述盖板上通过钻孔加工出入口和出口；

2)将聚二甲基硅氧烷与固化剂以10：1的比例混合后，浇筑在光滑玻璃表面，加热固化后在其表面贴一块PVA薄膜，以作为压板；

3)将聚二甲基硅氧烷与固化剂以10：1的比例混合后，在封闭的加工装置内，将其浇注于粘有所述通道模具的玻璃上，使其包覆所述型腔内外，在所述加工装置内抽真空以排除未固化的聚二甲基硅氧烷内部的气泡；并用制作好的所述压板压在未固化的聚二甲基硅氧烷上，用力按压至底部；取走通道模具，得到未固化的口字形的PDMS通道；然后将得到未固化的PDMS通道和压板一起放在烤箱里固化；

4)将固化后的PDMS通道开口一侧与所述基底涂有氧化铟锡涂层的一侧清洗干净后放入等离子机腔室，抽真空使其处于真空环境，后续通入氧气作为激发气体并在高频电场作用下等离子处理35秒，使材料表面产生大量自由基团，取出后键合在一起，得到半成品；

5)将键合好的半成品放入水中，溶解掉所述压板上的PVA薄膜，以分离所述压板和半成品；

6)将所述盖板涂有氧化铟锡涂层的一侧与所述半成品与压板分离后的一侧进行等离子处理，并键合在一起，得到所述微流控芯片。

6.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述Janus游动微电极通过以下步骤加工而成：

1)制备原料：将金属银粉和水混合，制成导电原料；将磁性四氧化三铁粉料和光固化粘合剂粉料混合，制成磁性原料；

2)成型；将所述导电原料和磁性原料同时泵入制备工具，所述制备工具包括两条分别供所述导电原料和磁性原料进入的入口通道及连通两所述入口通道的汇合通道，以及贯穿所述汇合通道的裁切孔；在所述导电原料和磁性原料汇合进入汇合通道后，所述裁切孔内定期通入裁切油，以贯穿所述汇合通道从而对其中流动的所述导电原料和磁性原料进行冲断裁切，以形成胚料；

4)固化，通过紫外线对上述胚料进行照射，使得其中的光固化粘合剂固化，得到Janus颗粒；

5)加热，通过对上述Janus颗粒进行高温加热处理，以去除其中的水分，并使得其中的银粉熔合，得到Janus游动微电极。

7.一种基于Janus游动微电极的液滴原位爆破方法，其包括权利要求1至6其中之一所述的微流控芯片，其特征在于，其包括以下步骤：

1)亲水处理：将所述微流控芯片内腔清洗干净并烘干，放入等离子机腔室内，在电场作用下利用氧气作为激发气体进行空腔内表面等离子处理，在其表面引入了亲水性质的-OH基团使所述空腔的内表面变成亲水表面，以防止所述Janus游动微电极粘附在所述盖板或基底的导电层上；

2)填充KCL溶液：配置导电率为0.2S/m的KCL溶液，并充入所述微流控芯片的空腔内；

3)配置油包水双乳液滴；配置500nm的聚苯乙烯粒子作为活性物质模型，利用液滴微流控技术并将其包裹进油壳内部，形成油包水双乳液滴，将所述Janus游动微电极和油包水双乳液滴送入所述微流控芯片的空腔内，使其悬浮于KCL溶液中；

4)连接信号发生器，将信号发生器的输出端与信号放大器的输入端相连，所述基底的导电层作为接地电极，所述盖板的导电层连接信号放大器的输出端的正极；

5)利用电磁铁牵引所述Janus游动微电极在所述微流控芯片的空腔内游动，在显微镜下寻找到并靠近油包水双乳液滴，使所述Janus游动微电极的导电部接触油包水双乳液滴；

6)通过调节所述信号发生器，使其输出合适的电压幅值和电信号频率以使得在所述Janus游动微电极的导电部上产生一局部强电场，从而用来爆破油包水双乳液滴；

7)重复上述步骤，以获取最佳的电压幅值和电信号频率。