一、课题背景
微流控芯片是一种交互集成的微全分析系统(Miniaturized total analysis systems，或Micro total analysis Systems，micro;TAS)[1].[2]，主要对微泵、微阀、微储液器和微检测元件等元器件用微管道进行连接，实现分析实验集成在微米级的空间内，把采样、稀释、反应、分离和检测等在微系统的环境下进行分析和执行。 它的目的是将常见的分析实验室中能够完成的任务最大程度的转移到一个便携的、体积小的芯片设备上，基于这个特征，也将其称之为“芯片实验室”。但是用于微流控实验的微流控芯片生产成本高和操作技术要求高等条件限制了微流控向民用的发展。
- 要解决的问题
本文先介绍微流控发展以及微流控芯片应用的实际例子，证明微流控作为一名交叉学科应用的广泛性和优势；然后介绍以PDMS为材料的传统微流控芯片制作的流程，并且分析传统微流控芯片制作可优化的关键点，并应用一种新的PDMS微流控芯片制作方法，大大加快微流控芯片的生产速度，降低微流控芯片生产的成本，最后通过芯片测试证明这种方法所制作的芯片实用性。
- 可行性分析
模塑法又可以称作注射成型法，是很多高分子聚合物芯片的主要制作方法。详细步骤：首先在硅单晶板或玻璃抛光片均匀的涂盖一层SU-8光刻胶，在紫外线照射仪器内上层放置掩模，下层放置事先做好的光刻胶板，经过紫外线照射，然后显影后得到具有凸起流道的模具，在模具中倒入以1：10的比例配置好的PDMS预聚物，在80°C烘箱40min固化，然后将固化后的PDMS从阳模上剥落下来，这样便得到芯片的基片。模塑法制作过程如图
模塑法的制作已经是一种成熟的方法。本研究查阅大量文献，在前人实验室研究的结果上进行展开，将一些关键的点引入到生产的实际操作中，在不同的环节都有了各自的成功的基础，只需在测试的结果中判断制作的芯片是否合格，是否能够很好的应用于实践。
- 研究方法和内容
对于企业发展来说，时间就是成本。如何在最短的时间内制做出质量合格的微流控芯片对公司的业务能力有着至关重要的的作用。基于公司产量产量最多的芯片是PDMS材质，分析其生产过程消耗的时间和成本，引入新的方法来改善可优化的关键点。
微流控芯片的传统制作流程要经过：①制作模具（旋转涂层、基片清洗、烘烤、光刻、显影和表面处理）→②PDMS浇注固化→③脱模和打孔→④键合→⑤退火。本实验选择对制作模具和PDMS的固化这两部分进行优化，通过优化降低芯片制作的时间。
1.模具制作优化
传统模塑法制作的要经过刷胶涂层、光刻、显影和表面处理等几个步骤才能得到制作芯片的阳模，在这每一个步骤都需要花费大量的时间，一个模具制作下来净时间要花去12小时左右，占据了微流控芯片制作的大量时间。本实验选用廉价硝酸纤维素薄膜作为模板的材料，在其上面喷蜡并加热融化回流到醋酸纤维素薄膜中作为疏水区，用甘油溶液浸润没有蜡的区域形成亲水区作为流道的阳模，由于甘油水溶液在表面张力，在蜡的周围会形成向上突起的阳模，如图2-1。
由此制备的阳模可以替代模塑法的模具，本且制备模具可以在1h小时内完成，相比于模塑法的制备，优化后不仅降低了时间成本，而且也不需要大型的设备和超高的洁净区。
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