微流控技术最初源自于微机电系统(MEMS)在微量流体操控方面的研究,形成于上世纪90年代初,通过微流控技术,可以将复杂的化学或生物分析合成过程整合在一块芯片中完成,实现了微全分析系统(μTAS)又被称为芯片上的实验室(Lab-on-a-chip)。微流控芯片技术发展至今,可用于微流控芯片技术的材料有很多种,如玻璃、硅、纸和各种聚合物等,其中光敏聚合物因成型迅速、价格低廉、耐腐蚀性好等特点而倍受关注。本文研究了基于光敏聚合物的低成本、快速微流控芯片的制备、表面改性、键合方法以及开放式芯片液体的自发流动。主要内容如下:(1)针对以光敏聚合物作为微流控芯片基体材料的液体混合和自发流动的设计与模拟分析。设计普通Y型微通道和S型增强混合微通道,使用COMSOL模拟分析软件对混合效果进行对比分析;设计接触角梯度微结构,通过表面张力梯度的拉伸作用使液滴发生自发流动的模拟分析。(2)基于光敏聚合物基体的微流控芯片制备。分别使用SU-8、PDMS以及PMMA制备阳模,确定工艺参数。综合对比分析光敏聚合物基体的倒模效果、倒模精度以及倒模难度,最终采用PDMS作为制备光敏聚合物基体的微流控芯片的阳模。(3)针对光敏聚合物的表面改性技术研究。分别探究工艺条件、PVA表面涂覆法和氧等离子法对固化后光敏聚合物亲疏水性的影响。综合考虑亲水性保持时间和灵活控制表面接触角两方面因素,最后采用氧等离子法作为微流控芯片微通道的表面改性方法。(4)基于光敏聚合物微流控芯片的键合方法研究。分别研究使用粘性聚酯薄膜和玻璃作为光敏聚合物微流控芯片的盖板材料,分别来确定工艺流程和键合方法等多种手段实现了芯片的键合,利用了包括粘性键合、旋涂键合以及氧等离子键合方法,并进行键合强度的测试。(5)光敏聚合物微流控芯片在液滴自发流动方面的应用研究。通过控制氧等离子处理时间的长短来控制接触角的大小,形成接触角梯度,控制液滴发自发流动,并进行实验验证。