一种金属微流控芯片上的微流体驱动方法

摘要

一种金属微流控芯片上的微流体驱动方法属于微流控技术领域，应用于微全分析。该方法采用化学腐蚀法在金属钛片上制作出微流控芯片；采用阳极氧化法，在微流控芯片的微通道内生长TiO₂纳米管，利用TiO₂纳米管的亲水性，增强微流控芯片上微通道内表面的浸润性，得到增强的毛细力，驱动微流体在微通道内流动。该驱动方法无需外部设备提供能量，可以实现微流体的快速、稳定驱动，对于实现微流控系统的集成化、微型化、自动化具有重要意义。

主权项

一种金属微流控芯片上的微流体驱动方法，其特征在于：在金属微流控芯片的微通道内生长TiO₂纳米管，所述金属微流控芯片的材料为金属钛，采用光刻和湿法腐蚀方法制作，其步骤为，(1)对金属钛片进行前处理：将金属钛片切割成3cm×3cm的正方形，用砂纸对钛片表面进行抛光，分别用丙酮、酒精、去离子水进行超声波清洗，以去除钛片表面的有机物；(2)旋涂光刻胶：使用匀胶机在钛片表面旋涂厚度为2.5微米的光刻胶，并在加热板上高温烘干；(3)紫外曝光：将经过烘干的钛片放在紫外曝光机上进行曝光，曝光前，将预先根据需要制作好的光刻掩模加载到曝光机上；(4)显影和坚膜：将曝光后的钛片从曝光机上取下，放在显影液中50～90秒钟，之后取出并定影，经过曝光显影，光刻掩模上的图形被复制到金属钛片上，在钛片表面形成湿法腐蚀所需要的掩模，然后对显影之后的钛片进行高温烘干，烘干温度为180℃，时间为3分钟；(5)湿法腐蚀：用松香将金属钛片背面和侧面包裹住，防止腐蚀液对钛片背面的腐蚀；采用含有氢氟酸的水溶液对光刻制作的金属钛片进行湿法腐蚀，腐蚀过程在室温下进行，腐蚀时间为2小时；经过腐蚀液的腐蚀，由光刻胶在钛片表面形成的掩模图案便被转移到了钛片上，在钛片上形成微通道结构，然后将钛片取出并用去离子水冲洗，烘干，得到钛的金属微流控芯片；所述TiO₂纳米管的生长采用阳极氧化法，使用双电极氧化装置制备，其步骤为，(1)阳极氧化：使用双电极氧化装置对所述钛的金属微流控芯片进行阳极氧化，阳极氧化过程在水浴条件下进行，水浴温度为20℃，所采用的电解质溶液为3g/L的NH₄F，2vol％H₂O的乙二醇溶液，氧化电压设为30V，氧化时间2小时；(2)烘干：阳极氧化结束后，将金属微流控芯片取出，用去离子水冲洗并烘干；(3)热处理：随后在600℃条件下进行热处理，保温2小时，随炉冷却至室温。