2. 微流控芯片加工方式

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除了微流道，微流控芯片还有很多功能性部件组成，比如微阀、微混合器等是非常重要的。
关于微流控芯片的加工方面，我学习的书籍是林炳承教授的著作《微纳流控芯片实验室》。
林秉承教授已从事微流控领域研究20多年，先后发表了《微流控芯片实验室》、《图解微流控芯片实验室》、《微纳流控芯片实验室》、《Microfluidics: Technologies and Application》。《微纳流控芯片实验室》是林教授有关微流控芯片的第三本书，书中内容重点在于他的研究团队2008年以后的工作，偏向于有关微流控发展的全新分支，比如说液滴、纸芯片、器官芯片、微纳材料等。我更加推荐初入领域的新人读这本书，一来了解微流控现在的发展重点，二来也能了解到芯片制作过程。前两部书更推荐大家时间充裕的情况下仔细阅读。
借助这本教材，我为大家简单介绍一下芯片的材料与制作方法：
近年来比较主流的用于制作微流控芯片材料是硅片、玻璃和聚合物。硅片具有良好的化学惰性和稳定性，采用光刻和刻蚀方法可以加工出二维、三维结构。玻璃具有优良的光学特性，采用与硅片类似的加工方法制作微结构。聚合物的种类很多，比如PMMA、PDMS、PC等，加工方便、价格低，适合大批量制备，是加工微流控芯片最主要的材料。
在上一节也引入了Whitesides在2000年采用PDMS制备微流控芯片的文章[1]，借助于这篇文献以及书中的内容，在此节给大家简单介绍一下聚合物微流控芯片从设计到制备到使用的过程。
由于我们要加工微纳米尺寸的结构，所以对环境的要求极高，比如空气温度、空气湿度、空气和其他介质单独颗粒密度等。加工过程一般需要在洁净室内完成，洁净室由更衣室、风淋室、缓冲间、超净间组成（成本贼高）。
微流控芯片中通道内壁的光滑度要求很高，需要采用特定的微细加工技术。微细加工技术是将图形高精度转移到芯片上的技术，主要包括光刻和刻蚀等。之前也读过很多采用飞秒激光加工微流控通道的文章，比如吉林大学李岩教授团队在2010年前后进行的研究。
光刻是利用光成像和光敏胶在微流控芯片的基片（硅、玻璃）材料上图片化的过程。光刻质量的好坏取决于光刻胶的种类、性质、光刻工艺和光刻掩膜的质量。掩膜的作用是使基片受到光束照射时，在图形区和非图形区产生不同的光吸收和透过的能力。一般采用CAD对芯片结构和通道进行设计，采用高分辨率打印机将图形打印到透明塑料薄膜上，即为掩膜。（在这里说句题外话：可能有很多萌新在上网课，希望大家能够充分利用在家能够自由支配的时间，多学软件。大家可能觉得学习一个软件很简单，但是当我们需要好几个软件连用的时候，弊端就显露了，说多了都是泪。。。。。）
光刻一般由以下步骤构成：预处理、涂胶、前烘、曝光、后烘、显影及检查、坚模。光刻工艺流程（精简版） - 知乎 (zhihu.com)这篇帖子写的非常好！
下面我们主要讲解一下聚合物材料的微流控芯片的加工方法：
1. 热压法：是一种快速复制微结构的方法，将聚合物基片与模具对准加热并施加一定压力得到具有微观结构的芯片。一般采用以刻蚀有凸突的微通道硅片来制作微流控芯片。
2. 模塑法：是目前加工聚合物芯片的主要方法。它通过光刻胶得到模具并在模具上固化液态高聚物得到微芯片。我们一般采用光刻胶为SU8胶，聚合物为PDMS，阳模一般是硅片或玻璃。模塑法-微流控PDMS芯片制备_汶颢股份 (whchip.com)
3. 注塑法：是一种将原料置于注射机中，加热使之变为流体压入模型，冷却后脱模，得到微流控芯片。
4. LIGA技术：通过X射线深刻及电铸制造jingmi 模具，再大量复制微结构的特殊工艺流程，由X射线深层光刻、微电铸和微复制组成，可用作加工高深宽比的芯片。
5. 激光烧蚀法：作为一种非接触式的微细加工技术。它可以通过控制激光的位置，在多种材料上加工不同尺寸形状的结构和通道，不借助掩膜的作用。但是比较费时费力。。。
6. 软光刻法，20世纪90年代末出现的微图形复制技术，该技术用弹性模代替光刻中使用的硬模产生的微形状和微结构，被称为软光刻技术。相对于传统光刻技术来讲，软光刻技术更加灵活。它能制造复杂的三维结构，加工多种材料，可以达到30 nm-1 um级的微小尺寸。
林教授不仅对于加工微流控芯片的技术进行深入研究，针对微流控应用研究也走在前列，例如近期微流控芯片很火的三个应用：即时诊断（POCT），单细胞分析、液体活检、肿瘤早期诊断，器官芯片等。
我感觉很多研究微流控的教授或者团队在慢慢开拓器官芯片和类器官的过程，包括我的同门也在开始。我本身是对这一领域抱有很大兴趣的，但是已经从事了10年工科学习，想再了解医学方向可太难了！！只能暗戳戳做一些学科交叉的工作。
闲话说到这，这一节也结束了，推荐大家去看林教授的著作。有关于器官芯片的文献等我找我的同门要一些分享给大家~
下一节会总结一下关于微流控芯片内流体分析的相关内容，大牛还没想好写谁，容我几天再看看文献~



文献1 图



文献1 图

参考文献
1. McDonald, J. C.; Duffy, D. C.; Anderson, J. R.; Chiu, D. T.; Wu, H.; Schueller, O. J.; Whitesides, G. M., Electrophoresis 2000, 21 (1), 27-40. DOI 10.1002/(sici)1522-2683(20000101)21:1<27::Aid-elps27>3.3.Co;2-3.

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