一種超疏水單極板數(shù)字微液滴輸運(yùn)裝置及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字微流控技術(shù)領(lǐng)域和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型的微液滴輸 運(yùn)裝置及其制作方法，尤其涉及一種超疏水單極板數(shù)字微液滴輸運(yùn)裝置及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 20世紀(jì)90年代初，A. Manz首次提出了微全分析系統(tǒng)的概念，它的目標(biāo)是將生物 醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域樣品的基本操作單元微型化并集成到厘米級芯片上，實現(xiàn)常規(guī)實驗室的各種檢 測、分析功能，因此微全分析系統(tǒng)又稱芯片實驗室（Lab on a Chip)。芯片實驗室主要包括 微流控芯片和生物芯片兩大類。其中，微流控芯片又分為連續(xù)微流控芯片和數(shù)字微流控芯 片。
[0003] 連續(xù)微流控芯片的目標(biāo)樣品是連續(xù)流體，而數(shù)字微流控芯片的目標(biāo)樣品是數(shù)字微 液滴。數(shù)字微流控芯片是近年來才逐漸發(fā)展起來的，相比于連續(xù)微流控芯片，數(shù)字微流控芯 片有以下優(yōu)點：1、數(shù)字微流控芯片消耗的樣品劑量少，不容易造成浪費，且會使樣品處理更 加便捷和省時；2、數(shù)字微流控芯片不需要制作微流道，因此，相對于連續(xù)微流控芯片來說， 不容易造成樣品污染；3、數(shù)字微流控芯片不需要微泵、微閥等可動器件，芯片結(jié)構(gòu)相對簡 單，且易于實現(xiàn)集成化。4、數(shù)字微流控芯片可以驅(qū)動各種溶液，它比連續(xù)微流控芯片有更廣 泛的應(yīng)用范圍。
[0004] 傳統(tǒng)的基于介電潤濕效應(yīng)的數(shù)字微流控芯片采用雙極板結(jié)構(gòu)，它通常由固體基 片、微電極、介質(zhì)層以及疏水層組成。但它的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且上極板也接觸到樣品，因此會 存在樣品沾污到上下兩層極板的問題，從而造成樣品的浪費，導(dǎo)致需要不斷補(bǔ)充試樣，對于 有些珍貴的樣品，這種浪費是不可忽略的，這無疑影響了實驗的進(jìn)一步開展。另外，傳統(tǒng)的 數(shù)字微流控芯片的驅(qū)動電壓過高，會導(dǎo)致樣品失去生物活性，喪失了實驗的意義。
[0005] 氮化硼納米管具有良好的機(jī)械、電學(xué)、熱學(xué)及磁學(xué)性能，是一種新興的具有很廣泛 的潛在應(yīng)用價值的一種材料。不可否認(rèn)的是，氮化硼納米管還是一種超疏水材料，其疏水角 可高達(dá)150° -160°，比傳統(tǒng)的疏水材料的疏水角高出30° -40°，且其介電常數(shù)高，這對 減少數(shù)字微流控器件的沾染浪費、降低數(shù)字微流控器件的驅(qū)動電壓無疑是非常有用的，且 目前尚未有此方面的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種新型的超疏水單極板數(shù)字微液滴輸運(yùn)裝置及其制作方 法，該裝置采用一種超疏水層材料一一氮化硼納米管作為疏水層結(jié)構(gòu)，目的在于減少樣品 沾染帶來的浪費，同時有效地降低驅(qū)動電壓，以保持樣品的生物活性。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 一種超疏水單極板數(shù)字微液滴輸運(yùn)裝置，從下到上依次為基底、電極、介質(zhì)層、超疏水 層，其中：基底為玻璃或Si基底，電極為ITO玻璃電極、Au/Cr (Au/Ti)或Al/Cr (Al/Ti) 薄膜電極，超疏水層為氮化硼納米管。
[0008] -種上述超疏水單極板數(shù)字微液滴輸運(yùn)裝置的制造方法，包括如下步驟： 一、清洗基底； >、在基底上制備電極； 三、 在電極上淀積一層介質(zhì)層； 四、 在介質(zhì)層上旋涂氮化硼納米管超疏水層。
[0009] 本發(fā)明中，超疏水層氮化硼納米管的厚度為0. 0001-0. 1mm，其表面形貌如圖3所 示，疏水角可高達(dá)150° -160° (圖4)，可以實現(xiàn)節(jié)約樣品和降低驅(qū)動電壓的功能。
[0010] 描述固一液接觸角與外加電壓關(guān)系的Young-Lippmann經(jīng)典方程是：
【主權(quán)項】
1. 一種超疏水單極板數(shù)字微液滴輸運(yùn)裝置，從下到上依次為基底、電極、介質(zhì)層、超疏 水層，其特征在于所述超疏水層為氮化硼納米管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水單極板數(shù)字微液滴輸運(yùn)裝置，其特征在于所述基底為 玻璃或Si基底。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水單極板數(shù)字微液滴輸運(yùn)裝置，其特征在于所述電極為 ITO玻璃電極、Au/Cr薄膜電極、Au/Ti薄膜電極、Al/Cr薄膜電極或Al/Ti薄膜電極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水單極板數(shù)字微液滴輸運(yùn)裝置，其特征在于所述超疏水 層氮化硼納米管的厚度為〇. 0001-0. 1mm。
5. -種權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的超疏水單極板數(shù)字微液滴輸運(yùn)裝置的制作 方法，其特征在于所述制作方法步驟如下： 一、清洗基底； >、在基底上制備電極； 三、 在電極上淀積一層介質(zhì)層； 四、 在介質(zhì)層上旋涂氮化硼納米管超疏水層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超疏水單極板數(shù)字微液滴輸運(yùn)裝置及其制作方法。所述裝置從下到上依次為基底、電極、介質(zhì)層、超疏水層，其中：基底為玻璃或Si基底，電極為ITO玻璃電極、Au/Cr（Au/Ti）或Al/Cr（Al/Ti）薄膜電極，超疏水層為氮化硼納米管。其制作方法如下：一、清洗基底；二、在基底上制備電極；三、在電極上淀積一層介質(zhì)層；四、在介質(zhì)層上旋涂氮化硼納米管超疏水層。本發(fā)明的優(yōu)點在于：整個數(shù)字微流控芯片采用微機(jī)械加工工藝實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，且易于后續(xù)功能的擴(kuò)展。本發(fā)明減少了珍貴試樣的浪費，且降低了驅(qū)動電壓，保持了樣品的生物活性，提高了實驗的可行性及實用性，促進(jìn)了生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)嶒灥捻樌M(jìn)行，且方便與IC集成以實現(xiàn)更多的功能。
【IPC分類】B01L3-00
【公開號】CN104525285
【申請?zhí)枴緾N201410678297
【發(fā)明人】田麗, 李玲, 王蔚, 高貞, 戴桐
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月24日