基于局部加热的聚合物微流控通道引导自封闭方法的研究

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1、万方数据致谢时间如白驹过隙一般的流逝，研究生毕业即将临近。回顾往昔的求学岁月，倍感难忘。人却是有思想的，依稀还记得高中时埋头苦读，踏进大学校门的欣喜若狂，这些都将珍藏在人生的记忆中。本硕七年的时间，也使得我对工大产生了更多的感情，在这里我结识了许多良师益友，因而在学习和生活中收获颇丰，在此，我要真诚的感谢你们的支持和帮助。首先，我要真诚的感谢我的指导老师王旭迪教授。在学术科研中，老师就像是海面上的灯塔为我指明方向。老师时常亲临实验室指导，和我一起探讨实验中的问题。老师治学严谨、对待科研精益求精的态度成为我学习的榜

2、样。老师为人热情，待人真诚，我也从老师身上学会了很多做人的道理，使我受益匪浅。在此，我要衷心感谢老师对我孜孜不倦的教导，感谢老师对我的关心和帮助。感谢真空与过程装备教研室的全体老师，感谢陈长琦教授、干蜀毅教授、朱武教授、王国栋老师、方应翠老师、唐志国老师、朱仁胜老师、程建萍老师、于振华老师、汪洪波老师，马培勇老师、樊文胜老师，感谢各位老师在学习及生活上给予我的指导和关怀。感谢中科大付绍军老师、徐向东老师、刘颖老师、邱克强老师、刘正坤老师对我的指导和帮助，同时感谢葛良进博士、李小军博士、郑衍畅博士、蒋晓龙博士、陈勇

3、博士、饶欢乐博士、陈火耀博士、王庆博博士和硕士研究生王琦、宝剑光、王宇、曾文明、李媛芳等对我在实验和论文上的帮助。感谢师兄李鑫、郑正龙、涂吕星、刘玉东等在研究生学习期间所给予的关心和指导，感谢硕士研究生陶伟、张晓敏、朱亚军、杨威振、祁松松、唐红军、徐飞、唐煜全、潘成程、闫清泉、董栋、朱郑乔若、桑艾霞、郑丁杰、赵永恒、朱爱青等在学习和生活上给予我的关心和支持。感谢607和611真空与过程装备系研究生工作室的全体同学。最后还要特别感谢我的家人，你们是我坚实的后盾，感谢你们的默默付出和养育之情，感谢你们对我的关心和爱护

4、。作者：王时飞2015年3月31日万方数据摘要微纳米通道是微流控芯片的重要组成部分，由于流体在微尺度下具有不同于一般宏观尺度下的流动特性，因而具有许多重要应用。选择何种微纳米加工工艺从而准确、高效的获得微纳米通道成为研究的热点问题。本文以各种微纳米加工技术为主体，在玻璃基底上制备PMMA的沟槽微结构图形，并通过局部加热方式获得PMMA的微通道结构。在PMMA沟槽微结构图形的制备过程中，首先使用湿法腐蚀技术制备出单晶硅的沟槽微结构模板，其次采用紫外固化压印光刻技术(LⅣ．．NIL)在PET表面制备PUA沟槽微结构的

5、模板，最后利用热压纳米压印技术(}Ⅱ}NIL)在玻璃基片表面制备出PMMA沟槽微结构图形。在该实验过程中，分别介绍了各个工艺中实验操作及其注意事项，并阐述了各种因素对实验结果的影响。其中，基于粘附能理论对PUA模板的制备过程进行了详细分析，得出成功复制的临界深宽比，最终通过表面改性成功复制出高深宽比的PUA沟槽微结构。在PMMA沟槽微结构图形的封闭过程中，利用自制的简易设备对PMMA沟槽微结构图形顶部进行局部加热，顶部的聚合物融化后在表面张力和硅片挤压的作用下沿着沟槽侧壁往下流动，最终毛细力与大气的压力平衡形成微

6、通道。针对实验过程中的传热问题，建立了半无限大物体瞬态传热模型，得到硅片与基片间合理相对运动速度。忽略融化后聚合物体积变化，建立几何模型探讨了微通道尺寸的控制。此外，还探究了硅片与基片间的相对运动方向与聚合物线条方向平行或垂直对于微通道制备效果的影响。这些研究为该实验提供必要的理论指导，有望为微纳米通道的制备提供了一种新方法。关键词：微流控通道；湿法腐蚀；纳米热压纳米压印；紫外固化纳米压印万方数据ABSTRACTThemicro／nanofluidicchannelsaleanimportantpartofmic

7、ro—fluidicchips．Sincethecharacteristicsthatfluidflowsinthemicroscaleisdifferentfrominthemacroscopicscale，ithasmanyimportantapplications．Thechoiceoftheappropriatemicro／nanotechnobgywhichcanaccuratelyefficientlyfabricatemicro／nanochannclbecomeahottopic．Inthispa

8、peLowingtotheselectionofareasombleprocess，thePMMAgroovemicrostructureispreparedonaglasssubswateandthePMMAmicrochanneIstructureisfabricatedbythemethodoflocalizedheating．InthepreparationofP