本文關(guān)鍵詞：復(fù)合導(dǎo)電材料三維微流控芯片電極的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電場(chǎng)廣泛應(yīng)用于微流控系統(tǒng)中用以實(shí)現(xiàn)如流體混合,控制細(xì)胞或微粒等各種功能。這些電操作大多數(shù)是由薄膜金屬電極實(shí)現(xiàn)的,在傳統(tǒng)的IC工藝中,薄膜電極通常是由蒸發(fā)或?yàn)R射加工而成,電極的厚度被限制在幾百個(gè)納米左右。而尺度和微流控芯片相當(dāng)?shù)娜S微電極結(jié)構(gòu)不僅可以在沿溝道高度方向產(chǎn)生均勻電場(chǎng),還具有魯棒性好,可承受的電流密度大,加電產(chǎn)生的焦耳熱少等優(yōu)點(diǎn),特別適用于如細(xì)胞介電泳,電融合,細(xì)胞裂解,捕獲等微流控芯片研究。但加工三維電極技術(shù)難度大,成本高,與玻璃等基片鍵合時(shí)存在困難,常有芯片漏液現(xiàn)象發(fā)生。本論文選用了一種基于導(dǎo)電顆粒和PDMS混合制成的新型復(fù)合導(dǎo)電材料用來加工三維微電極,這種材料保留了PDMS本身的加工特性,主要具有以下兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì):1.可以加工各種厚度和形狀,2.可利用軟光刻技術(shù)模塑成型,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電極加工方法,節(jié)約成本,縮短時(shí)間。首先,利用Comsol Multiphysics有限元仿真軟件,對(duì)平板電極對(duì)產(chǎn)生的電場(chǎng)分布進(jìn)行了分析,并得到了芯片內(nèi)部介電泳力強(qiáng)度和方向的分布情況。相較于左右對(duì)稱的電極結(jié)構(gòu)來說,平板電極對(duì)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度更大,細(xì)胞更容易聚集到中間均勻電場(chǎng)區(qū)域,形成“珍珠串”結(jié)構(gòu)。另外,對(duì)填料在基體聚合物中是如何形成導(dǎo)電通路及形成后載流子傳輸方式進(jìn)行了初步討論和分析。其次,在PDMS常規(guī)加工手段的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了一套完整的制作流程,分別選用銀粉和石墨粉兩種不同類型的填料,制成了Ag-PDMS和C-PDMS。材料電阻率與填料含量的關(guān)系滿足滲流理論,改變?nèi)軇�、固化劑、填料粒徑等制備因素也�?huì)對(duì)電阻率產(chǎn)生影響。借助阻抗分析儀測(cè)試了材料的交流特性,發(fā)現(xiàn)阻抗受頻率影響較大,且填料比例越小受頻率的影響越大,激勵(lì)幅值大小對(duì)各種比例的樣本幾乎都不產(chǎn)生影響。借助掃描電鏡對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察可知,填料主要以團(tuán)聚體和鏈狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定存在。采用邵氏A型硬度計(jì)檢測(cè)了材料硬度,測(cè)試表明填料比例增大在提升導(dǎo)電性能的同時(shí),材料的物理性能也會(huì)發(fā)生急劇變化,可加工性變差,應(yīng)結(jié)合具體應(yīng)用,在導(dǎo)電性和可加工性之間選取一個(gè)平衡點(diǎn)。最后,在對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)充分了解的基礎(chǔ)上,結(jié)合軟光刻完成了集成有平板電極對(duì)的芯片的加工,并用于紅細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞的排隊(duì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中細(xì)胞排隊(duì)效果明顯,在介電泳力作用下形成了細(xì)胞珠串,排隊(duì)率高。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種基于PDMS的復(fù)合導(dǎo)電材料作為三維微電極的可行性,為后續(xù)研究打下基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合導(dǎo)電材料 三維微電極 軟光刻 細(xì)胞排隊(duì)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R318.08;TN492
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 研究背景及意義8-10
• 1.1.1 常規(guī)微流控芯片電極加工方法及問題8-9
• 1.1.2 復(fù)合導(dǎo)電材料概述9-10
• 1.2 微流控芯片方面的應(yīng)用現(xiàn)狀10-17
• 1.3 論文主要研究工作17-20
• 2 復(fù)合材料導(dǎo)電理論及電極特性仿料導(dǎo)電理論及電極特性仿真真20-32
• 2.1 復(fù)合材料導(dǎo)電機(jī)理20-24
• 2.1.1 導(dǎo)電通路的形成機(jī)制20-22
• 2.1.2 通路形成后載流子的傳輸方式22-24
• 2.2 三維電極特性仿真24-31
• 2.2.1 電流場(chǎng)有限元分析24-25
• 2.2.2 仿真過程25-28
• 2.2.3 介電泳力仿真結(jié)果28-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 3 復(fù)合導(dǎo)電材料制備及性能檢測(cè)32-48
• 3.1 材料制備32-34
• 3.1.1 常規(guī)制備方法32
• 3.1.2 填料及基體的選擇32-33
• 3.1.3 制備工藝33-34
• 3.2 導(dǎo)電性測(cè)試34-41
• 3.2.1 電阻測(cè)試34-36
• 3.2.2 不同因素對(duì)材料電阻率的影響36-37
• 3.2.3 材料交流特性37-41
• 3.3 微觀結(jié)構(gòu)41-43
• 3.4 硬度檢測(cè)43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-48
• 4 復(fù)合導(dǎo)電材料三維微電極芯片的制作48-58
• 4.1 光刻48-49
• 4.2 電極定型方法49-53
• 4.3 芯片制作53-56
• 4.3.1 芯片結(jié)構(gòu)53-54
• 4.3.2 制作流程54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 5 細(xì)胞排隊(duì)實(shí)驗(yàn)58-68
• 5.1 實(shí)驗(yàn)儀器和材料58
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法58-61
• 5.2.1 細(xì)胞懸液制備58-60
• 5.2.2 排隊(duì)實(shí)驗(yàn)過程60-61
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析61-67
• 5.3.1 細(xì)胞排隊(duì)機(jī)理61-62
• 5.3.2 乳腺癌細(xì)胞排隊(duì)實(shí)驗(yàn)62-64
• 5.3.3 紅細(xì)胞排隊(duì)實(shí)驗(yàn)64-66
• 5.3.4 結(jié)果討論66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 6 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 課題取得的進(jìn)展68
• 6.2 課題存在的不足及展望68-70
• 致謝70-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 附錄78
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄78

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 薛兵;朱長(zhǎng)軍;張一心;;增強(qiáng)防靜電改性聚丙烯的研究[J];中國(guó)包裝;2009年07期

2 辛毅;楊慶雨;鄭浩田;蔣琪;;PVDF觸滑覺傳感器結(jié)構(gòu)及其調(diào)理電路設(shè)計(jì)[J];壓電與聲光;2014年01期

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)合導(dǎo)電材料三維微流控芯片電極的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：347390