[发明专利]动态纳米刮印结合等离子体聚合制作纳米通道的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种微纳米流体通道的制作方法，属于微纳流体系统制作技术领域。

背景技术

目前，微系统技术已经成为发展高新科技产业的一个重要源动力。微纳流体系统作为微系统技术的一个重要分支，越来越受到科研单位和学者们的广泛关注和研究。它一般定义为流体流动的通道一维以上的截面处于数百到几个纳米的尺寸范围。流体在其中传输具有特异的性质，能使得主导宏观和微米量级流体传输和分子行为的许多物理化学性质发生改变。微流体在纳米流体通道中可控、可测且可大规模集成。对于此系统的研究突破了一些重要的传统理论，它的应用领域已辐射到纳电子系统制造、集成电路冷却、光学元件制作、蛋白质结晶、药物检测、毛细管电泳分离技术等，应用领域非常广泛。

现有用来制作纳流通道的材料主要有玻璃、SiO₂、SiN和一些聚合物等。制作方法主要是先通过电子束光刻或聚焦离子束刻蚀等技术在模板上制作出纳米线槽，再通过平面热压或低压键合方式在对纳米线槽进行顶部密封，形成通道。但是玻璃材料制作工艺复杂、键合难度大；硅材料易脆、不透光、成本高、电绝缘性不够好。刻蚀结合键合的工艺流程繁多，影响制作质量的负面因素增多，而且每次只能单片制作，效率低下，达不到很多场合下生产量的要求。

用聚合物作为制作纳米流体通道的材料有很多优点，聚合物非常适用于进行微加工，又有很好的化学机械性能、生物兼容性等。因此用聚合物制作纳流通道依然具有非常广阔的前景。现有的制作工艺仍然界限于键合方式。键合方式的优点是可以对纳流通道的尺寸实现精确控制，但这种方式只能实现单片制作，而且基底的面积越大，所需的压力越大，受力不均匀性概率增加，过大的压力下还会造成纳流通道变形、堵塞等不良后果。所以，键合法制作纳流通道的方式在很多应用场合下受到限制。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种动态纳米刮印结合等离子体聚合制作纳米通道的方法及系统，以实现连续大面积聚合物纳米通道的制作，拓展纳米通道的应用领域。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明动态纳米刮印结合等离子体聚合制作纳米通道的方法的特点是：

利用光刻或电子束刻在硅片上制作出纳米尺寸光栅图形的模板，所述纳米尺寸光栅图形在模板的上表面前沿的棱边上形成有光栅线槽；

将柔性聚合物基底设置为可连续前行的传送带，所述传送带在传送过程中首先经过设置在固定位置上的模板的下方，并由模板上带有光栅线槽的棱边在柔性聚合物基底表面刮印形成沿传送带传送方向上的纳米线槽图形；连续前行的柔性聚合物基底随后进入真空室内，在所述真空室中通过等离子体聚合法在所述柔性聚合物基底上成膜，所述成膜是由两种混合气体在辉光放电的情况下电离成离子并反应，反应的生成物分别沉积在光栅线槽的底部、侧壁，并通过生成物的沉积使线槽顶面封闭，形成位于线槽内的、密封的纳米通道。

本发明动态纳米刮印结合等离子体聚合制作纳米通道的系统的特点是：

设置具有纳米尺寸光栅图形的模板，所述纳米尺寸光栅图形在模板的上表面前沿的棱边上形成有光栅线槽；

以柔性聚合物基底为传送带，由底部托辊支承构成传送带的连续传送系统，沿所述传送带的传送方向依次设置刮印单元和等离子体聚合单元；所述刮印单元是将所述模板设置在传送带的上方，模板的上表面前沿棱边垂直于传送带行进方向，并于柔性聚合物基底的表面相接触；

所述等离子体聚合单元具有一用来实现等离子体聚合的真空室，作为传送带的柔性聚合物基底在经刮印单元之后进入所述真空室完成等离子体聚合反应。

本发明动态纳米刮印结合等离子体聚合制作纳米通道的系统的特点也在于：

所述模板固定在能够调节倾斜角度的角位移台上，在所述模板上覆贴加热片。

在所述连续传送系统的前端设置起始辊，末端设置收集辊，柔性聚合物基底在所述起始辊上放卷，依次经过所述刮印单元和等离子体聚合单元后，在所述收集辊上收卷。

在所述连续传送系统的前端设置涂胶机构，所述涂胶机构包括紫外固化胶的储胶容器和涂胶辊，所述涂胶辊与起始辊构成对辊结构；在所述起始辊与刮印单元之间设置一加热源；在刮印单元与真空室之间设置紫外光源。

与现有技术相比，本发明有益技术效果体现在：