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摘要：微流控芯片是通过微泵、微阀等结构元件将进样、分离、浅析等实验单元集成到一块芯片上的技术。以上世纪90年始进展，到如今已经成为了一项国际前沿性科学，在浅析化学、生命科学、临床医学、环境检测、信息学等领域有着广泛的运用。电渗流是微流控芯片重要的操控技术。它通过施加直流电压产生库仑力，作用在通道壁面的双电层来驱动液体的流动；电渗流技术不需要设计微泵、微阀等结构所以它有利于微流控芯片的集成化、微型化。本论文的主要工作是设计了采取介电击穿作开关来驱动电渗流的微流控芯片，其设计思路是在两个微通道之间一个坝的结构作为阻挡层，通过坝的介电击穿来驱动坝两边的通道内的流体。本论文主要探讨了微米尺寸下介电击穿驱动电渗流的可行性，目的是通过通道中导电溶液来取代电极的作用，以而简化微流控芯片的集成工艺；设计策略是通过COMSOL多物理场耦合软件对电介质击穿下坝的电场、焦耳热、温度分布进行模拟，结合材料的耐热温度来验证介电击穿的可恢复性；通过电渗流驱动下的流体速度、压力分布的仿真结果，得出介电击穿驱动电渗流以及开关型通道结构的电渗泵的合理性。本论文设计了两种类型的通道结构作对照来测试介电击穿驱动电渗流的效果；一种结构有坝阻隔，一种结构通道连通。通过电流的不稳定持续时间来检测电渗流。选择聚二硅氧烷(Polydimelthylsiloxane PDMS)和硅为材料，通过光刻、刻蚀、紫外光键合等工艺成功制作了微流控芯片。最后，本论文通过观察细胞的运动检测到了电渗流的产生。关键词：微流控芯片论文电渗流论文介电击穿论文有限元仿真论文
摘要4-5
Abstract5-8
1 绪论8-18
1.1 微流控芯片的进展及运用9-12
1.2 微流控芯片技术的国内外探讨进展12-16
1.3 本论文的主要探讨内容16-18
2 可恢复性介电击穿的探讨与设计18-31
2.1 介电击穿的基本原理18-19
2.2 可恢复性介电击穿的探讨19-21
2.3 介电击穿的焦耳热仿真21-30
2.4 本章小结30-31
3 介电击穿对电渗流驱动的仿真设计31-39
3.1 电渗流的基本原理31-32
3.2 等效微通道的电渗流的仿真设计32-35
3.3 开关型电渗泵的仿真设计35-38
3.4 本章小结38-39
4 芯片的制备与电渗流驱动的实验验证39-56
4.1 验证介电击穿驱动电渗流实验案例设计39-41
4.2 微流控芯片的制备41-49
4.3 微流控芯片的进样与电渗流测试49-55
4.4 本章小结55-56
5 总结与展望56-58
5.1 全文总结56
5.2 未来工作展望56-58
致谢58-59