[发明专利]一种基于固态径迹刻蚀纳米孔的低电压高性能电渗微泵芯片

权利要求书

1.一种基于固态纳米孔的低电压高性能电渗泵芯片，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

步骤一、固态纳米孔的制备：固态纳米孔制备用径迹刻蚀法，利用高能重离子辐照高分子薄膜材料，在高分子薄膜材料中形成一条由损伤区域组成的纳米尺度潜径迹；接着利用化学刻蚀的方法对潜径迹进行选择性的刻蚀，从而得到纳米尺寸的孔道结构；径迹刻蚀纳米孔的直径、孔型和密度通过调节辐照条件和刻蚀条件实现可控制备；

步骤二、电渗泵芯片的制备：(a)微沟道的制备：使用聚甲基丙烯酸甲酯PMMA材料，通过3D数控微钻技术制备得到电渗泵芯片微沟道；(b)电渗泵芯片的制备：电渗泵芯片由六层构成，其中底层和顶层材料为聚碳酸酯PC片材；第四层为具有微沟道的PMMA片材；第二、三、五层为具有通透微结构的双面胶，以粘合材料；第二、三层双面胶之间夹载一面3mm*3mm的纳米孔薄膜；顶层片材上粘合2个电极反应柱与芯片微沟道相连通，柱1位于纳米孔薄膜顶部，柱2位于侧沟道部位；(c)向电极反应柱2及侧沟道内加2％琼脂糖凝胶溶液1000μL；

步骤三、电路连通测试：在制备完成的电渗泵芯片的微沟道和电极反应柱中充满0.5～1*TAE缓冲液，加入铂电极连接电源，柱1连接外加电场的正极，柱2连接外加电场的负极，设置电压10V并连通电源，观察电流情况；

步骤一中，使用来自中科院兰州近代物理研究所UNILAC加速器产生的17MeV/u的Ar离子轰击后的离子径迹高分子薄膜，其型号为PET1238，厚度为12μm，密度为3*10⁸/cm²，该高分子薄膜经过紫外光线辐照3小时后在2M 60℃NaOH溶液中刻蚀8.5分钟即可得到外径200nm、内径30nm的双锥形固态纳米孔薄膜，膜的厚度小，可在纳米孔内形成强的电场；双锥孔型的设计聚焦电场于双锥孔的中心狭窄区域；

步骤二(b)中，电极反应柱用来放置电极，可避免将电极伸入芯片中距离纳米孔薄膜过近，从而避免电极处电解反应产生的气泡和pH值变化影响电渗泵性能。

2.如权利要求1所述的基于固态纳米孔的低电压高性能电渗泵芯片，其特征在于，步骤二(a)中，电渗泵芯片微沟道布局在Adobe Illustrator中设计，然后使用SilhouetteCAMEO3切割绘图仪切割PMMA片材得到；该沟道由连接电渗泵功能区的直沟道(a)、填充琼脂糖凝胶的梯形侧沟道(b)以及沟道(c)组成；直沟道(a)用于放置固态纳米孔薄膜、连接正负极，梯形侧沟道(b)用于填充琼脂糖凝胶，沟道(c)用于观察液体流动；其中，梯形侧沟道(b)设计为梯形可减小其电阻，从而减小电压降损失；同时，固态纳米孔薄膜加载部位接近梯形侧沟道(b)以减小无效沟道长度，从而降低其电阻，使电压施加在纳米孔薄膜上，增强电渗流。

3.如权利要求1所述的基于固态纳米孔的低电压高性能电渗泵芯片，其特征在于，步骤三中，使用1*TAE缓冲液对制备完成的电渗泵芯片进行电路连通测试；若无电流，一般＜0.1mA，则电路未连通，电渗泵芯片异常；若有电流，一般为0.1mA～0.2mA，则电路连通，电渗泵芯片正常。