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真的很细!355nm紫外激光器在微流控芯片微通道刻蚀的应用

2022-11-10 11:16 作者:纳飞晓峰  | 我要投稿

微流控芯片,又称芯片实验室(Lab-on-chip)或微全分析系统(micro-Total Analytical System),是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术,也是微流控的核心部件,主要用于化学、流体力学、材料科学和生物医学等学科或交叉而成的创新型研究。

微流控芯片的重要意义在于,借助仿生结构以及其他材料,将传统大型实验室”微缩“在一块平方厘米量级的芯片上,开展包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等功能,即实验室的微型化和集成化,不仅携带方便,还可重复使用,大大缩短了时间。如通过微流控芯片模拟组织和器官水平的生理功能,可以弥补传统细胞组织培养、动物实验或样本处理的周期长、耗费高等不足,还兼具了动态实时监控和观察的优势,已经成为生物学研究过程中不可或缺的重要工具,实现试剂耗材的最大利用效率。

目前,常用于微流控芯片制作的材料有:硅片、石英、玻璃、高分子聚合物(包括PMMA、PC、COC、PDMS、Flxdym、PP、PS、PET……)等,其中高分子聚合物由于成本低、易成型等优势应用范围较广。将高分子聚合物制成微流控芯片的技术主要有基于模具的热压法、模塑法、注塑法和直接加工的激光刻蚀法等。由于微流控芯片通道尺寸在数十微米至数百左右,对精密机加工系统的要求较高。热压法、模塑法、注塑法主要用于工业大批量生产,缺点是高精度模具制作周期长,且需常更换,整体成本高。

激光刻蚀是非接触式、高效率的加工方式,是利用高能量密度激光束在聚合物上形成结构,加工效率高,光斑直径小,可以实现微尺寸的通道刻蚀,且可以通过软件实时修改设计图和参数,刻蚀线路更加灵活多样,特别满足科研、实验室等机构院所的实验方案迭代快,响应速度快的需求。如今,常用的激光微加工+热键合法制备集成有滤膜的PMMA芯片、激光微加工+双面胶粘合法制备COC芯片与多层柔性PET芯片、激光微加工法在PMMA基材上加工十字通道+键合后密封通道与通孔阵列结构等。

纳飞光电355nm紫外纳秒激光器,波长短,材料吸收率高,单光子能量高,能量集中,脉宽窄(25ns),加工聚合物材料时产生的热作用程度低,热影响区小,可视为”冷“加工,可减少热能对聚合物材料的损伤,有效减少局部微裂痕和残渣的产生,容易获得平整度高的通道。而且光束质量高(M2<1.2),以及易聚焦的特性,聚焦后光斑直径可达微米量级,加工时可以获得微流控芯片通道所需的尺寸,且线宽和刻蚀深度及品质都能获得可靠保障。


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