微流控芯片技术是一种可以把复杂的实验系统微缩集成到一块小芯片上,实现微观尺寸下控制,操作和检测复杂流体的技术,具有操作方便、节约环保、高效安全等特点。在微电子,微机械及生物工程与纳米技术领域里逐渐发展成为一门全新交叉学科。近年来微流控技术的快速发展,已经在化学、医药及生命科学等领域上产生了深远的影响,被列为21世纪最为重要的前沿技术之一。同时对制备微流控芯片的工艺材料提出了更高的要求,而聚二甲基硅氧烷(PDMS)因具有无毒、光透性好、价格低廉、易与其他材料封合、低固化温度等诸多优点,已成为目前应用最广泛的微流控芯片材料之一,其所制备的微流控芯片尺寸小、功能强、效率高、易于集成,因此在生物、化学、医学、免疫学等领域发挥着越来越重要的作用。在微流控体系中,对于流体的控制,主要是通过微流泵来实现,然而现阶段的这种流体控制装置大多需要外置电源,并且体积较大不方便移动。这些装置通常还存在性能不强、持续时间不久、设计制造复杂等缺点,开发便携式、无需外加能源的微泵进行流体运输与控制的研究引起了研究者们的广泛关注。本毕业设计主要利用PDMS制备的微泵进行真空驱动液体,和亲水性的PDMS海绵泵的“不间断”泵送液体。具体内容主要包括以下两个方面:第一,我们利用真空处理过的PDMS海绵微泵与PDMS芯片微泵进行液体与液态金属的泵送以及性能的探究。其中PDMS海绵微泵是以方糖模板法制备。首先,将方糖浸泡在预固化的PDMS前驱体和交联剂质量比为10:1的混合液体中并使其填满方糖孔隙,然后将PDMS固化;用热水浴溶解方糖然后烘干所得到的PDMS海绵半成品;最后再以PDMS封装固化。利用体积法计算出制备的海绵的孔隙率大约73%。PDMS海绵在使用前需真空脱气处理,其搭配芯片使用可以达到35 min稳定层流时间,整个泵送过程可以持续250 min;我们通过自制简单的流量计量仪实现流量的计算,其中最高流量可达12μL/min。PDMS海绵也可实现运输液态金属灌满微流管道芯片,制备简单的电路。同时真空脱气处理的微流控芯片可以实现自身的液态金属的泵送过程,实现复杂微流控芯片液态金属的图案化。该方法的主要优点是制备方法简单、不需要外加电源、泵型微小化。第二,我们进行了基于PDMS海绵泵的研发,提出一种亲水的海绵微泵。我们首先通过简单的糖模板法制造PDMS海绵,再以聚乙烯醇(PVA)进行亲水改性,得到长期高效亲水的海绵。这种海绵微泵搭载在微流控芯片上,可以长时间大量地驱动液体流动,甚至会由于蒸发作用而导致“不停止的流动”。其中稳定层流时间可达24 h;在不断更换亲水海绵进行泵送的情况下,能快速达到新的稳定层流,这样可以很好控制液体运输的停止与进行;由于其优越的性能,这种海绵微泵将在微流控领域,特别是细胞培养、微反应等领域发挥重要的作用。该方法制备的PVA-PDMS亲水海绵泵,在材料选用方面比较廉价易得,液体输运时间久,可长时间(~2个月)保持其高亲水性能。