除紙基微流控芯片可以采用開放式流道外，其他各類型微流控芯片在微結(jié)構(gòu)加工完成后都需要在流道上方覆蓋一層材料（蓋片）完成流道的封閉，即微流控芯片的鍵合。蓋片材料與基底材料可以是同類、同厚度材料，特殊用途時也可對不同類型和厚度的材料進行鍵合。不同于超凈間內(nèi)使用精密儀器設(shè)備完成的硅、玻璃芯片間的鍵合，近年來，研究者提出了各類低成本的微流控芯片鍵合方法，主要包括熱壓鍵合（thermal compression bonding）、粘合（adhesive bonding）、表面氧等離子處理鍵合（plasma surface treatment）以及激光焊接（laser welding）等，如圖1所示。

圖1常見微流控芯片鍵合方法

熱壓鍵合

熱壓鍵合圖1（a）是基于PMMA、PC、PS、COC/COP等熱塑性材料微流控芯片較為理想的鍵合方法，待鍵合的兩層材料接觸并對準后，通過同時加熱加壓的方式完成芯片鍵合，加熱溫度略高于熱塑性塑料的玻璃化溫度（Tg），壓力則可根據(jù)實際情況進行設(shè)定。研究者在使用熱壓方法對微流控芯片進行鍵合的領(lǐng)域進行了較為深入的探索，完成了PMMA/PMMA、PMMA/PS、COC/COC等材料在不同溫度和壓力下鍵合強度的研究。熱塑性材料使用熱壓鍵合最常出現(xiàn)的失敗情況是由于溫度或者壓力過高導(dǎo)致鍵合過程中微結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌，實際使用中一方面需要嚴格控制溫度和壓力的設(shè)定，另一方面也可使用氧等離子或紫外光對材料表面進行預(yù)處理，降低聚合物材料待鍵合表面的分子量以降低表面的玻璃化溫度。

粘性鍵合

粘性鍵合圖1（b），是指在芯片基底材料上添加一層粘性材料，再覆蓋蓋片進行鍵合。這里的粘性材料通常是具有紫外固化性質(zhì)的材料（如SU-8、干膜等），需要經(jīng)過紫外曝光實現(xiàn)基底和蓋片材料的鍵合。此外，非紫外固化材料如蠟也可以用來進行簡易的芯片鍵合。除使用粘性材料外，還可在待鍵合材料的接觸面上涂覆一層有機溶劑，通過有機溶劑材料對表面的部分溶解實現(xiàn)鍵合，缺點在于粘性材料或有機溶劑鍵合后在微流道內(nèi)有殘留，與流道內(nèi)液體接觸后會溶解到實驗溶液中，可能嚴重影響實驗結(jié)果。

氧等離子表面處理鍵合

具有微結(jié)構(gòu)的PDMS基片通常使用氧等離子體對表面進行處理后與PDMS、玻璃、PMMA、PC等材料進行鍵合圖1（c）。如果使用PDMS、玻璃或硅材料的蓋片，PDMS基片與蓋片需要同時進行氧等離子表面處理，從低成本加工的角度看，氧等離子表面處理設(shè)備的成本較高，實際應(yīng)用中如果不具備設(shè)備條件也可使用低成本的手持式等離子電暈設(shè)備代替氧等離子表面處理。使用氧等離子表面處理對基于PDMS材料的微流控芯片進行鍵合，其優(yōu)勢在于：表面清潔無污染、鍵合速度較快；其劣勢在于芯片清洗等操作較為復(fù)雜，且設(shè)備成本較高。

從芯片鍵合技術(shù)發(fā)展看，目前可逆（reversible）鍵合和混合（hybrid）材料鍵合領(lǐng)域的研究最為活躍。研究者嘗試了各種物理和化學(xué)方法實現(xiàn)PDMS等材料的可逆鍵合，以及PDMS /SU-8等物理化學(xué)性質(zhì)完全不同材料間的混合鍵合。 

結(jié)論

針對分析化學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域，介紹現(xiàn)階段低成本微流控芯片材料和加工領(lǐng)域的最新技術(shù)和成果。介紹的各類低成本微流控芯片及其加工方法都是可以通過化學(xué)和生物實驗室的常見材料和儀器設(shè)備加工完成的，對于分析化學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域希望使用微流控芯片的研究者具有實踐意義。

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