[发明专利]一种自加热微流道桥接式纳电极传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种自加热微流道桥接式纳电极传感器，其特征在于，包括：制热取样单元、微流道取样单元、测试室单元、桥接式纳米测试敏感单元，其中：微流道取样单元、制热取样单元、桥接式纳米测试敏感单元、测试室单元均位于基片之上，微流道取样单元和测试室单元相连通，制热取样单元位于微流道取样单元和测试室单元交汇处底部，桥接式纳米测试敏感单元位于测试室单元内；

所述桥接式纳米测试敏感单元：由暴露在测试环境中的碳纳米管和实现信号传输的纳微集成电极组成，当目标检测物在碳纳米管表面富集发生物理或化学吸附时，会改变碳纳米管的电化学性质，通过纳微集成电极进行纳米结构的电学性质检测实现敏感物的定性或定量分析，微纳集成电极与外部电路相连，实现测试信号的输出；

所述测试室单元：位于桥接式纳米测试敏感单元外部，为检测物和桥接式纳米测试敏感单元相互作用提供稳定环境，在测试室单元侧壁两端各有一个样品入口，可供气体样品直接进入；

所述微流道取样单元：为密封细管状，由液体样品入口和微流道组成，液体样品入口通过微流道与制热取样单元及测试室单元相连通，将液体样品通过毛细作用“输送”至制热取样单元；

所述制热取样单元：由加热丝和位于加热丝上部的微流道组成，所述位于加热丝上部的微流道分别与所述微流道取样单元的微流道及测试室单元相连通，通过加热丝加热使液体样品挥发进入测试室单元。

2.一种根据权利要求1所述的自加热微流道桥接式纳电极传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

第一步、将碳纳米管进行纯化、分散、切断处理后与聚合物牺牲层材料混合均匀，制得碳纳米管/聚合物复合浆料；

第二步、在基底上构建图形化碳纳米管/聚合物复合薄膜，选择性刻蚀裸露出图形化复合薄膜侧壁的碳纳米管端部；

第三步、溅射金属层覆盖裸露出的碳纳米管，微电铸层包埋碳纳米管端部，图形化形成桥接式纳米结构单元阵列(该阵列中残余有机物作为结构支撑层，使用刻蚀液释放有机物后即为桥接式纳米测试敏感单元)；

第四步、光刻图形化、溅射、电铸制备制热取样单元；

第五步、光刻图形化，溅射制备绝缘层；

第六步、光刻图形化、溅射、电铸制备微流道取样单元及测试室单元；

第七步、湿法刻蚀图形化过程中残余的光刻胶，释放制热取样单元、微流道取样单元、测试室单元的结构支承层及碳纳米管/聚合物复合薄膜上表面保护层，而后使用选择性湿法刻蚀液刻蚀，释放桥接式纳米测试敏感单元复合膜中的聚合物，形成双端植入中部裸露的桥接式纳米测试敏感单元，完成自加热微流道桥接式纳电极传感器的制备。

3.根据权利要求2所述的一种自加热微流道桥接式纳电极传感器，其特征在于，第一步中；

所述的碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管或其组合；

所述的聚合物牺牲层材料与其刻蚀剂相对应，聚合物牺牲层材料的选取以去除方便、可控制刻蚀的材料为宜；

所述的碳纳米管和聚合物牺牲层的质量比在1：1～1：50之间；

所述的碳纳米管/聚合物复合浆料的制备方法是手工研磨、机械搅拌或混合球磨的中的一种或组合。

4.根据权利要求2所述的一种自加热微流道桥接式纳电极传感器，其特征在于，第二步中，通过以下两种方式的任意一种在基底上构建图形化碳纳米管/聚合物复合薄膜，选择性刻蚀裸露碳纳米管端部：

1)将碳纳米管/聚合物复合材料旋涂到基片上，得到碳纳米管/聚合物复合薄膜，然后通过光刻图形化工艺，获得图形化的碳纳米管/聚合物复合薄膜微结构，同时裸露碳纳米管端部；

2)首先在基底上图形化光刻胶，然后用碳纳米管/聚合物复合浆料填充光刻胶图形的间隙，固化形成碳纳米管/聚合物复合薄膜，磨平后去除残余的光刻胶，而后图形化光刻胶保护碳纳米管/聚合物复合薄膜上表面，使用选择性刻蚀液刻蚀聚合物，裸露碳纳米管端部。

5.根据权利要求4所述的一种自加热微流道桥接式纳电极传感器，其特征在于，所述的基片为绝缘基片，如沉积有SiO₂绝缘层的硅片、玻璃片的绝缘基体中的一种；所述的碳纳米管/聚合物复合薄膜的厚度为1μm-1mm；所述的磨平采用的是低粗糙度平面打磨，粗糙度分布在1μm～100μm范围内；所述的使用选择性刻蚀液刻蚀聚合物，刻蚀时间为10s～30min。