本文選題：微流控通道　切入點：濕法腐蝕　出處：《合肥工業(yè)大學》2015年碩士論文

【摘要】：微納米通道是微流控芯片的重要組成部分,由于流體在微尺度下具有不同于一般宏觀尺度下的流動特性,因而具有許多重要應用。選擇何種微納米加工工藝從而準確、高效的獲得微納米通道成為研究的熱點問題。本文以各種微納米加工技術為主體,在玻璃基底上制備PMMA的溝槽微結構圖形,并通過局部加熱方式獲得PMMA的微通道結構。 在PMMA溝槽微結構圖形的制備過程中,首先使用濕法腐蝕技術制備出單晶硅的溝槽微結構模板,其次采用紫外固化壓印光刻技術(UV-NIL)在PET表面制備PUA溝槽微結構的模板,最后利用熱壓納米壓印技術(HE-NIL)在玻璃基片表面制備出PMMA溝槽微結構圖形。在該實驗過程中,分別介紹了各個工藝中實驗操作及其注意事項,并闡述了各種因素對實驗結果的影響。其中,基于粘附能理論對PUA模板的制備過程進行了詳細分析,得出成功復制的臨界深寬比,最終通過表面改性成功復制出高深寬比的PUA溝槽微結構。 在PMMA溝槽微結構圖形的封閉過程中,利用自制的簡易設備對PMMA溝槽微結構圖形頂部進行局部加熱,頂部的聚合物融化后在表面張力和硅片擠壓的作用下沿著溝槽側壁往下流動,最終毛細力與大氣的壓力平衡形成微通道。針對實驗過程中的傳熱問題,建立了半無限大物體瞬態(tài)傳熱模型,得到硅片與基片間合理相對運動速度。忽略融化后聚合物體積變化,建立幾何模型探討了微通道尺寸的控制。此外,還探究了硅片與基片間的相對運動方向與聚合物線條方向平行或垂直對于微通道制備效果的影響。這些研究為該實驗提供必要的理論指導,有望為微納米通道的制備提供了一種新方法。
[Abstract]:Microchannel is an important part of microfluidic chip. Because of the flow characteristics of fluid in microscale, it has many important applications. It has become a hot issue to obtain PMMA microchannels efficiently. In this paper, the grooves of PMMA are fabricated on glass substrates, and the microchannel structures of PMMA are obtained by means of local heating. In the preparation of PMMA grooves, the grooves of monocrystalline silicon were fabricated by wet etching and UV-NILs were used to fabricate the templates of PUA grooves on the surface of PET. Finally, PMMA groove microstructures were fabricated on the surface of glass substrate by hot embossing nano-imprint technique (HE-NILL). In the process of the experiment, the experimental operation and the points for attention in each process were introduced, respectively. The influence of various factors on the experimental results is discussed. The preparation process of PUA template is analyzed in detail based on the theory of adhesion energy, and the critical aspect ratio for successful replication is obtained. Finally, the PUA grooves with high aspect ratio were successfully copied by surface modification. In the process of sealing the PMMA grooves, the top of the PMMA grooves is locally heated by a simple and convenient device made by ourselves. The top polymer melts and flows down the side wall of the trench under the action of surface tension and silicon wafer extrusion. Finally, the capillary force is balanced with the atmospheric pressure to form a microchannel. The transient heat transfer model of semi-infinite object is established, and the reasonable relative velocity between silicon wafer and substrate is obtained. The geometry model is established to study the control of the size of microchannel, ignoring the volume change of polymer after melting. The effects of the relative direction of motion between the wafer and substrate on the preparation of microchannels are also investigated, which provide the necessary theoretical guidance for the experiment. It is expected to provide a new method for the preparation of micro-and nano-channels.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN492

【共引文獻】

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本文編號：1657070