当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

聚合物微流控芯片的制造方法研究

发布时间:2018-02-04 23:55

  本文关键词: 聚合物微流控芯片 被动式微混合器 CO_2激光 正交试验 热键合 混合效率 出处:《辽宁工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:微流控芯片(Microfluidic Chip)是一种能完成样品的检测和输出过程的微结构集成的器件,是微流控技术的主要平台。在原材料方面,相较于石英、硅和玻璃基晶片,聚合物微流控芯片是一种经济的替代品,并且由于聚合物种类繁多,所以可以根据不同的工作环境选用不同的聚合物。微混合器是微流控芯片中的一个重要组件,其在生物化工领域有着广泛的应用。微混合器可以大致分为主动和被动微混合器。被动式微混合器是一种不借助外部能量,只通过内部结构就可以对液体溶液进行混合的微器件。并且随着微流道结构设计的多种多样,芯片制造加工技术变得尤为重要。为此,本文对CO_2激光加工两种聚合物的工艺参数以及微混合器的设计、仿真和实验进行了研究。主要内容如下:(1)通过对CO_2激光加工聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的加工试验,利用正交实验方法研究了激光功率、扫描速度、通道长度和加工次数四种工艺参数对聚合物微通道成形质量的影响。(2)通过对两种聚合物材料的试验确定了其工作温度。研究了经过改进后的四层PMMA微稀释器芯片的热键合参数,获得了键合温度、压力、时间之间的关系。解决了热键合实验中出现的微通道错位和芯片上下层之间堵塞的问题。(3)设计了菱形微柱、F型、E型、SESM和FESM共五种微混合器。利用人工神经网络的方法对混合单元中的菱形微柱的形状进行优化,并且测定了其出口处的混合效率。然后,利用流体仿真软件对F型、E型、SESM和FESM的微混合器通道内部的流体混合行为状态进行了可视化的解释。(4)利用加工设备制作了F型、E型、SESM和FESM这四种微混合器,并且研发了适合八层SESM芯片的热键合工艺。最后,利用酚酞溶液和氢氧化钠溶液的混合特性获得了四种微混合器在不同雷诺数下的混合效率。本文研究了CO_2激光参数对聚合物微通道质量的影响。同时确定了多层PMMA芯片热键合的温度、压力、时间参数之间的关系。然后,利用微流体的混合原理设计了五种微混合器,并对它们的混合性能进行了评价。
[Abstract]:Microfluidic Chip is a kind of microstructural integrated device which can complete the process of sample detection and output. It is the main platform of microfluidic technology. Compared with quartz silicon and glass-based chips polymer microfluidic chips are an economical alternative and because of the variety of polymers. Therefore, different polymers can be selected according to different working environment. Micromixer is an important component in microfluidic chip. Micromixers can be divided into active and passive micromixers. Passive micromixers are passive micromixers without external energy. Microdevices that can mix liquid solutions only through internal structures, and with the variety of microchannel structures, chip manufacturing and processing technology has become particularly important. In this paper, the process parameters of CO_2 laser processing of two kinds of polymers and the design of micromixer are discussed. The main contents are as follows: (1) CO_2 laser processing of polyethylene terephthalate (PET) and poly (methyl methacrylate) (PMMA). The laser power and scanning speed are studied by orthogonal experiment. The influence of four process parameters on the forming quality of Polymer Microchannel. The working temperature of two kinds of polymer materials was determined by experiments, and the thermal bonding parameters of the improved four-layer PMMA microdiluter chip were studied. The relationship among bonding temperature, pressure and time is obtained. The problem of microchannel dislocation and blockage between the upper and lower layers of the chip is solved. There are five kinds of micromixers in SESM and FESM. The shape of the diamond microcolumn in the mixing unit is optimized by artificial neural network method, and the mixing efficiency at its outlet is measured. Using fluid simulation software, the fluid mixing behavior in the channel of FESM and SESM is visualized. SESM and FESM are four kinds of micromixers, and a hot bonding process suitable for eight-layer SESM chip has been developed. Finally. The mixing efficiency of four kinds of micromixers at different Reynolds numbers was obtained by using the mixing characteristics of phenolphthalein solution and sodium hydroxide solution. The influence of CO_2 laser parameters on the quality of polymer microchannel was studied. The temperature of thermal bonding of multilayer PMMA chip is discussed. The relationship between pressure and time parameters. Then, five kinds of micromixers are designed by using the mixing principle of microfluid, and their mixing performance is evaluated.
【学位授予单位】:辽宁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN492

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨蕊,邹明强,冀伟,牟颖,金钦汉;微流控芯片分析系统的最新研究进展[J];生命科学仪器;2004年06期

2 林金明,李海芳,苏荣国;微流控芯片的研制及其相关仪器的集成化研究[J];生命科学仪器;2005年02期

3 黄辉;郑小林;蒲晓允;;微流控芯片技术在生物学中的应用[J];重庆医学;2006年10期

4 ;体检只需“一滴血”测试芯片研制成功[J];电力电子;2006年03期

5 刘康栋;邹志清;冉瑞;庄贵生;金庆辉;赵建龙;杨梦苏;;微流控芯片表面修饰及在蛋白质富集中的应用[J];功能材料与器件学报;2007年01期

6 ;美国应用生物推出全新微流控芯片产品[J];生命科学仪器;2007年02期

7 王金光;李明;刘剑峰;周晓峰;李睿瑜;;微流控芯片在医学检测中的应用[J];现代科学仪器;2007年06期

8 罗国安;;芯片上的实验室——评《图解微流控芯片实验室》[J];科学通报;2008年21期

9 杨秀娟;李想;童艳丽;李偶连;刘翠;陈缵光;;微流控芯片在细胞分析中的应用[J];细胞生物学杂志;2008年06期

10 李偶连;刘翠;陈缵光;蓝悠;杨秀娟;;微流控芯片技术及在药物分析中的应用研究进展[J];分析科学学报;2008年04期

相关会议论文 前10条

1 李卓荣;徐涛;岳婉晴;杨梦u&;;高通量细胞分析微流控芯片的设计,建模,制备及应用[A];中国化学会第27届学术年会第03分会场摘要集[C];2010年

2 刘文明;李立;任丽;王雪琴;涂琴;张艳荣;王建春;许娟;王进义;;基于微流控芯片技术的生命分析方法研究[A];中国化学会第十届全国发光分析学术研讨会论文集[C];2011年

3 涂琴;王建春;任丽;李立;刘文明;许娟;王进义;;微流控芯片细胞分析方法研究[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年

4 温慧;秦建华;;基于微流控芯片平台的秀丽隐杆线虫衰老研究[A];全国生物医药色谱及相关技术学术交流会(2012)会议手册[C];2012年

5 黄和鸣;蒋稼欢;李远;贾月飞;蔡绍皙;K.-L.Paul Sung;;一种新颖的磁微流控芯片[A];2008年全国生物流变学与生物力学学术会议论文摘要集[C];2008年

6 韩建华;李少华;张建平;江龙;;一种微流控芯片的封接方法及其应用[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年

7 童艳丽;陈缵光;;微流控芯片非接触电导检测在手性药物拆分检测中的应用[A];中国化学会第十五届全国有机分析及生物分析学术研讨会论文集[C];2009年

8 岳婉晴;徐涛;李卓荣;杨梦苏;;基于传统丝印技术快速制备低成本微流控芯片方法的研究[A];中国化学会第27届学术年会第09分会场摘要集[C];2010年

9 周莹;申洁;郑春红;庞玉宏;黄岩谊;;高通量集成细胞培养微流控芯片[A];第一届全国生物物理化学会议暨生物物理化学发展战略研讨会论文摘要集[C];2010年

10 傅新;谢海波;杨华勇;;集成微泵式微流控芯片的设计与测试[A];全球化、信息化、绿色化提升中国制造业——2003年中国机械工程学会年会论文集(微纳制造技术应用专题)[C];2003年

相关重要报纸文章 前3条

1 慧聪;体检只需“一滴血”测试芯片研制成功[N];医药经济报;2006年

2 大学生记者团 安薪竹 记者 任晶惠;体检有望只需“一滴血”[N];大连日报;2006年

3 记者 罗冰 通讯员 胡永峰;微流控芯片可测出SARS病毒[N];科技日报;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 史绵红;用于疾病诊断及环境毒物检测的微阵列及微流控芯片新方法研究[D];复旦大学;2006年

2 周围;基于微流控芯片的细胞内钙离子检测及细胞驱动技术的研究[D];河北工业大学;2010年

3 魏慧斌;微流控芯片—质谱联用技术用于细胞代谢及相互作用研究[D];清华大学;2011年

4 徐涛;多功能微流控芯片在悬浮细胞通讯研究中的应用[D];清华大学;2010年

5 汪志芳;生化样品的微流控芯片在线富集及检测研究[D];华东师范大学;2012年

6 吴元庆;基于流式细胞技术的微流控芯片的研究[D];天津大学;2012年

7 柳葆;用于细胞内钙离子检测的微流控芯片关键技术与实验研究[D];河北工业大学;2012年

8 王桐;干细胞微流控芯片的设计、制备、检测与应用研究[D];北京工业大学;2013年

9 张瑞巧;基于磁场集成微流控芯片的禽流感病毒荧光检测[D];武汉大学;2013年

10 李志勇;基于微流控芯片的微纳光纤传感器研究[D];浙江大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 申瑞霞;基于透气钢的微流控芯片气动吸脱模系统实验研究[D];中南大学;2009年

2 于虹;集成化混合和驱动单元的微流控芯片研究[D];湖南大学;2010年

3 蔡秋莲;环烯烃共聚物微流控芯片的功能化及应用[D];兰州大学;2011年

4 陈斌;固定化酶阵列微流控芯片应用于药物代谢筛选的研究[D];第二军医大学;2007年

5 富景林;微流控芯片高灵敏度激光诱导荧光检测系统的研究及其在集成生化分析系统中的应用[D];浙江大学;2006年

6 李丽潇;微流控芯片细胞培养和药物诱导凋亡的研究[D];东北大学;2008年

7 何艳;微流控芯片中功能化器件的制备研究[D];吉林大学;2012年

8 李绍前;面向双颗粒捕捉的介电电泳微流控芯片研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

9 任玉敏;微流控芯片技术在电泳及微球制备中的研究和应用[D];青岛大学;2013年

10 王艳;层粘连蛋白/岩藻聚糖类基膜微环境的构建及微流控芯片内应用[D];西南交通大学;2015年



本文编号:1491520

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/1491520.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户398f9***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com