学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

PDMS芯片粘接性能及微萃取系统的实验研究

作　者: 黄道君
导　师: 尤学一
学　校: 天津大学
专　业: 环境科学
关键词: 微流控芯片聚二甲基硅氧烷(PDMS) 粘接性能原子力显微镜(AFM) X射线光电子谱(XPS) 液-液微萃取
分类号: TN492
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 145次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

微流控芯片具有微型、快速、高效和低耗等突出优点成为研究热点。PDMS材料以其特有的优良性质而广泛地应用于微流控芯片制作。本文重点研究了PDMS微流控芯片制作技术和微流控液-液萃取体系,对在线环境检测等领域具有重要的理论意义和实用价值。PDMS芯片的粘接性能是PDMS微流控芯片制作的核心问题。本文首先研究了PDMS预聚体与固化剂的质量配比、固化温度、固化时间、固化模具材料及紫外光照射等重要因素对PDMS芯片自粘粘接性能的影响,找到了PDMS芯片封接的最佳条件,为PDMS微流控芯片的制作提供了依据。同时利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子谱(XPS),研究了常用固化模具材料玻璃、有机玻璃(PMMA)和塑料制作的PDMS片的表面特性。研究发现,在相同的条件下,利用不同材料模具制作的微流控芯片的自粘粘接强度有很大差别。原子力显微镜(AFM)测试结果为:在相同的条件下,利用玻璃模具制作的PDMS片的表面粗糙度最大,塑料模具制作的PDMS片次之,而PMMA模具制作的PDMS片最小。利用X射线光电子谱(XPS)对不同模具制作的PDMS表面成分进行了分析,证实在优化的PDMS芯片制作条件下,不同模具制作的PDMS表面上没有发生任何化学行为,因此推断在本研究实验条件下,PDMS芯片的自粘粘接强度取决于PDMS基(盖)片的表面粗糙度。本文设计并制作了微流控液-液萃取分析芯片。着重从两流体的流速、流速比、流体分子极性、槽道密封、流体表面张力、系统管道长度、槽道表面性质等方面研究形成稳定液液交界面的影响因素,为微流控液-液萃取提供了实验操作基础。通过引入锌-双硫腙-乙醇体系,得到了稳定的相界面,成功观察到了微流控液-液萃取系统中萃取的三个过程,进一步的证实了微流控液-液萃取体系中扩散线的存在,证明了芯片槽道中的接触式萃取反应过程属于传质控制类型。

全文目录

中文摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第一章绪论  7-17
  1.1 引言  7-8
  1.2 高聚物表面性能和微萃取系统两相界面的研究背景及意义  8-9
  1.3 微流控芯片微全分析系统的简要发展史  9-10
  1.4 微流控分析芯片的特点和应用  10-11
    1.4.1 微流控分析芯片特点  10
    1.4.2 微流控分析芯片的应用  10-11
  1.5 微流控分析芯片的制作  11-13
    1.5.1 微流控分析芯片的高聚物材料  11-12
    1.5.2 芯片微结构的制作  12
    1.5.3 微流控芯片的键合  12-13
  1.6 现代分析技术在高聚物表面分析的应用  13-15
    1.6.1 X射线光电子能谱（XPS）在高聚物表面分析中的应用  14-15
      1.6.1.1 XPS简要历史  14
      1.6.1.2 X射线光电子能谱在高聚物表面结构研究中的应用  14-15
    1.6.2 原子力显微镜（AFM）在高聚物表面研究的应用  15
      1.6.2.1 AFM简要历史  15
      1.6.2.2 原子力显微镜在高聚物表面研究的应用  15
  1.7 微流体流动的研究概况  15-16
  1.8 本文的研究工作  16-17
第二章高聚物PDMS的表面粘接性能的实验研究  17-34
  2.1 引言  17-18
  2.2 PDMS的结构和性质  18-19
    2.2.1 PDMS的结构  18
    2.2.2 PDMS的性质  18-19
  2.3 高聚物表面的研究概况  19-20
  2.4 实验部分  20-21
    2.4.1 仪器和试剂  20
    2.4.2 PDMS片自粘粘接强度测定实验  20-21
    2.4.3 不同固化模具对PDMS片的自粘粘接强度影响的实验  21
    2.4.4 紫外线照射对PDMS片的自粘粘接强度影响的实验  21
    2.4.5 不同固化模具制作的PDMS片表面形貌及粗糙度的测量  21
    2.4.6 不同固化模具制作的PDMS片表面成分分析（XPS）  21
  2.5 实验结果与讨论  21-33
    2.5.1 固化温度和质量配比对固化速度的影响  22
    2.5.2 固化温度和质量配比对自粘粘接强度的影响  22-25
    2.5.3 不同固化模具对PDMS片的自粘粘接强度影响  25
    2.5.4 紫外线表面处理对自粘粘接强度的影响  25-27
    2.5.5 原子力显微镜（AFM）对PDMS片表面形貌的分析结果  27-29
    2.5.6 X射线光电子谱（XPS）对不同模具制作的PDMS片的表面成分分析结果  29-33
  2.6 结论  33-34
第三章微萃取分析芯片的设计与制作  34-45
  3.1 引言  34-35
  3.2 PDMS微萃取分析芯片的设计  35-38
    3.2.1 微通道宽度的设计依据  36-37
    3.2.2 微通道长度的设计依据  37
    3.2.3 本文实验芯片的结构  37-38
  3.3 硅阳模的制作  38-40
  3.4 PDMS微萃取分析芯片的制作  40-44
    3.4.1 PDMS微萃取分析芯片的制作仪器和材料  40
    3.4.2 PDMS微萃取分析芯片的基片和盖片的制作  40-41
    3.4.3 PDMS微萃取分析芯片的封装  41-43
    3.4.4 PDMS微萃取分析芯片的接口密封  43-44
  3.5 结论  44-45
第四章微萃取两相界面形成的实验研究及其应用  45-56
  4.1 引言  45-46
  4.2 微槽道中液-液两相形成机制  46-47
  4.3 微通道流体驱动和控制  47
  4.4 微萃取两相界面形成的影响因素的实验研究  47-52
    4.4.1 实验仪器和试剂  47-48
    4.4.2 两相界面形成的影响因素的实验  48-49
    4.4.3 两相界面形成的影响因素的结果与讨论  49-52
      4.4.3.1 流速和流速比的影响  49
      4.4.3.2 流体分子极性的影响  49-50
      4.4.3.3 槽道密封  50
      4.4.3.4 流体的表面力  50-51
      4.4.3.5 系统管道长度  51
      4.4.3.6 槽道表面性质  51-52
  4.5 微萃取分析芯片的实验应用  52-56
    4.5.1 实验仪器和试剂  52
    4.5.2 实验原理  52-53
    4.5.3 试验现象  53-54
    4.5.4 结果与讨论  54-56
第五章结论与展望  56-60
  5.1 结论  56-57
    5.1.1 高聚物PDMS的表面粘接性能的实验研究  56-57
    5.1.2 微流控分析芯片的制作及其应用  57
  5.2 展望  57-60
    5.2.1 高聚物表面粘接性能的研究方面  57-58
    5.2.2 微流控分析芯片制作方面  58
    5.2.3 微流控分析芯片的应用的方面  58-60
参考文献  60-63
发表论文和科研情况说明  63-64
致谢  64

PDMS芯片粘接性能及微萃取系统的实验研究

内容摘要

全文目录

相似论文