【摘要】：微流控芯片在科學儀器的發(fā)展進程中發(fā)揮了極其重要的作用,微型化、集成化和便攜化是微流控：芯片的主要特征。微流控芯片集成了包括樣品采樣、樣品反應、樣品分離和檢測等功能,在化學合成、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等領域有著廣泛的應用前景。隨著微細加工技術(shù)的發(fā)展,微流控芯片的加工手段也變得種類繁多,不僅包括傳統(tǒng)的光刻和刻蝕技術(shù),還包括近年來發(fā)展的模塑法、熱壓法、軟光刻技術(shù)等。本論文通過采用將傳統(tǒng)的光刻和刻蝕工藝與PDMS微復制工藝結(jié)合的方法,制備了基于PDMS的液液萃取微流控芯片,并對微流控芯片的萃取效率進行了相應的應用研究。微細加工技術(shù)是制備微流控芯片的主要手段。本論文分別利用微加工技術(shù)中的正膠工藝和負膠工藝制備出了雙Y型微流控芯片結(jié)構(gòu)的光刻膠模具和硅模具。通過PDMS的微復制工藝制備了基于PDMS的微流控芯片,并與外接的驅(qū)動器和檢測系統(tǒng)結(jié)合,研制了包括進樣、反應、檢測在內(nèi)的完整的微流控芯片系統(tǒng)。微流控芯片的接口是連接宏觀世界與微觀的微流控器件的媒介,是制約微流控芯片應用的瓶頸難題之一。隨著微流控芯片技術(shù)的不斷發(fā)展,各種微流控芯片接口技術(shù)也被研究人員提出來。本論文提出了一種新型的可重復使用的PDMS彈性接口方法,通過一體化成型工藝簡化了接口的制備過程。這種PDMS彈性接口與外接管道有較好的結(jié)合強度和較大的耐壓強度,最大耐壓可以達到330kPa。通過匹配接口模具和外接管道的尺寸,能夠進一步提高PDMS彈性接口可承受的最大流體壓力。這種PDMS彈性接口的制作方法可以發(fā)展成為實驗室加工微流控芯片接口的通用方案。在層流萃取微流控芯片中,萃取效率受到了緩慢的擴散速率的限制。本論文通過在微通道中增加輔助結(jié)構(gòu)的方法來促進微通道中層流流體的混合和交換,提高了液液萃取的效率。通過有限元模擬仿真分析了微通道中的流體在輔助結(jié)構(gòu)影響下的水力線和速度場分布情況,提出了輔助結(jié)構(gòu)增強萃取的原理。十字形輔助結(jié)構(gòu)增強萃取的效果最好。以R6G為熒光探針,十字形輔助結(jié)構(gòu)增強的微流控芯片的萃取效率是傳統(tǒng)的空白型微流控芯片的3.5倍,最終使液液層流萃取熒光檢測芯片的富集倍率達到18.6倍,檢測限達到0.27ppb。液液萃取分離技術(shù)是化學分析中最常用的分離手段之一,但是它的富集倍率受到了有機相／水相比值的限制。在本文中,我們設計了一種檢測池微腔結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)微流控芯片的液液微萃取,通過不同的進樣方向?qū)崿F(xiàn)微萃取芯片的萃取和清洗過程。此外,我們還分析了萃取效率和微萃取持續(xù)時間與進樣速率的關系,在低流速時,萃取效率隨流速的提高而增大：在高流速時,過快的速縮短了兩相的接觸時間,同時過快的流速加速了檢測池微腔處有機相的溶解和轉(zhuǎn)移,縮短了整個微萃取系統(tǒng)的持續(xù)時間,減小了萃取效率。以R6G為熒光探針,液液微萃取熒光檢測芯片的富集倍率達到29倍,檢測限達到0.3ppb。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN492

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