微纳流控芯片（Micro-nano fluidic chip）通过将一些功能部件集成在一块硬币大小的芯片上,形成控制流体贯穿整个系统的微纳米通道网络,从而实现常规化学或者生物实验室的部分功能。当集成在微纳流控芯片上的流道特征尺寸缩小至微米甚至纳米尺度时,流体在通过流道时会在范德瓦尔兹力、静电力、毛细管作用力等共同影响之下产生不同于宏观尺度的流体特征。这些特征对微纳流控芯片在流体操控、生物传感、蛋白质检测以及DNA测序等方面的应用有着重要影响。因此,为了探索流体在微纳流控系统中的特殊性质,需要建立合适的、具有特定纳米通道的微纳流控体系。而氮化硼纳米管和碳纳米管材料具有纳米级中空结构,非常适合作为纳流道集成到微纳流控芯片中。但是目前基于纳米管的微纳流控芯片研究还处于初级阶段,芯片主要分为两种结构形式:一种是纳米管处于水平方向上,连接两侧微储液槽,另一种是纳米管处于垂直方向由特殊薄膜支撑,分隔上下两侧的储液槽。这两种结构形式的微纳流控芯片装置目前存在一定问题。例如,用于制作水平结构的微纳流道芯片的电子束光刻技术光刻效率低,不能批量生产;垂直结构的微纳流控芯片不易与光学检测手段相结合、稳定性差、使用寿命短等。针对这些问题,本课题提出了一种基于纳米管的微纳流控芯片的制作方法,并对芯片的离子输运性能进行了研究。首先,根据SU-8光刻胶具有良好的机械特性、光学特性以及化学稳定性等特点。选择使用SU-8光刻胶作为微流道结构材料并研究了其光刻加工工艺,制作出了流道深度为13.5±0.3μm的微流控芯片。使用PDMS键合的方法对芯片进行封装,并向芯片中注入KCl电解质溶液,通过测试两独立流道之间施加-0.1⁰.1 V电压后不存在电流,从而确定了芯片键合的可靠性。相比于其它加工技术,此方法工艺简单,可以进行大规模加工,为实现多通道结构的加工提供了可能。根据确定好的SU-8光刻胶光刻工艺参数,制作基于纳米管的微纳流控芯片。芯片的制作采用自底而上的方式,先将纳米管附着在基片上再进行光刻加工微流道。分别通过电子束蒸镀和反应离子刻蚀的方法在Si/SiO₂基片上制作出了标记图形,用于对纳米管定位。接着在标记基片上旋涂氮化硼纳米管分散液或直接横向生长碳纳米管得到附着有纳米管的基片。然后通过SU-8光刻加工的方法在纳米管两侧加工微流道,并进行PDMS键合,完成基于纳米管的微纳流控芯片的制作。此芯片有望应用于生物分子检测、纳米流体性质研究以及纳米受限空间内离子输运机制研究等领域。最后,向芯片内注入不同浓度的KCl溶液,通过膜片钳放大器装置在纳米管两侧施加-200²00 mV扫描电压,测试了纳米管内产生的离子电流。通过实验发现,氮化硼纳米管内注入KCl溶液后达到离子平衡需要3 h,碳纳米管内则需要10 h。此外,由于不同浓度下纳米管内电双层厚度不同,影响纳米管内电渗流运动,导致氮化硼纳米管离子电导₄9)4)（8）和KCl溶液浓度(8之间存在₄9)4)（8）^{80.43的非线性关系,碳纳米管内存在₄9}4)（8）⁽8^0.69的非线性关系。此实验为基于纳米管的微纳流控芯片在流体控制、离子门控、DNA和蛋白质检测等领域的应用提供了前期研究基础。