论文总字数：18479字

摘 要

微流控技术是一种在微细的2D或3D的通道网络中，利用流体力学来操控微量液体从而达到定性定量甚至分离的技术。过去微流控技术在分子尺度级别的分离受芯片加工与实施难度所限，并没有发挥出被期待的作用和优势。过去的策略都是基于“自上而下”的思路，在微流控通道中填充色谱填料或加工微结构。本课题尝试采取“自下而上”的思路，在色谱基底上构建微流控通道来进行微流控分子分离的方法研究。要在色谱基底上构建微流控通道，首先要解决构建微流控通道材料所需的材料选择的问题，本论文所采取的方案是对几种材料在芯片基底材料上的图案化处理后进行耐溶剂效果和色谱分离的实验验证，筛选出最适合的通道材料和加工方法。将平面色谱和微流控技术的优点巧妙地结合起来，探索更加方便简捷精确可控的微流控色谱分离技术。

本论文主要研究了色谱介质的选择以及五种疏水、疏油或既疏水又疏油材料对常见溶剂的的阻隔作用，确定一种最适合用于构建微流控分离通道的材料，最终验证微流控辅助色谱分离的效果。

关键词：平面色谱技术 微流控技术 疏水疏油性材料

Study on Chromatographic Separation Behavior of Microfluidic Chip

Abstract

Microfluidic (MCC) is a technique that USES hydrodynamics to control trace amounts of liquid in a fine 2D or 3D channel network to achieve qualitative, quantitative and even separation. In the past, the separation of microfluidics at the molecular scale was limited by the difficulty of chip processing and implementation. Past strategies have been based on a "top-down" approach to fill chromatographic fillers or process microstructures in microfluidic channels. In this study, the method of microfluidic separation was studied by constructing microfluidic channels on chromatographic substrates with the idea of "bottom-up". Will build on chromatographic basal microfluidic channel, the first thing to solve constructing microfluidic channel materials needed for the material choice, this paper takes the scheme is of several materials in the pattern on the chip substrate processing after the solvent effect and experimental validation of chromatographic separation, select the most appropriate channel materials and processing methods. The advantages of plane chromatography and microfluidic technology are combined to explore more convenient, simple, precise and controllable microfluidic separation technology.

This paper mainly studied the selection of chromatographic medium and the barrier effect of five kinds of hydrophobic, hydrophobic or both hydrophobic and hydrophobic materials on common solvents, determined a material most suitable for constructing microfluidic separation channel, and finally verified the effect of microfluidic assisted chromatographic separation.

Keywords: Plane chromatography; Microfluidic technology; Hydrophobic oleophobic material

目录

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摘要

Abstract

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第一章 绪论

1.1微流控芯片的背景

1.2微流控纸芯片概述

1.3微流控纸芯片的加工技术

1.3.1蜡印法

1.3.2光刻法

1.4平面色谱方法

1.4.1平面色谱法的分类及原理

1.4.2平面色谱法的操作过程及基本材料

1.5界面化学

1.5.1界面张力

1.5.2润湿与接触角

1.5.3 表面活性剂

1.6本论文研究的内容和意义

第二章 实验部分

2.1实验仪器和试剂材料

2.2纸芯片的制备

2.3构建微流控通道材料验证筛选实验

2.3.1蜡对溶剂的限制作用测试

2.3.2 Nano对溶剂的限制作用测试

2.3.3 NC305对溶剂的限制作用测试

2.3.4 AF防指纹油对溶剂的限制作用测试

2.3.5胶水对溶剂的限制作用测试

2.3.6最佳胶水浓度的测试

2.4硅胶板上的微流控分离实验

第三章 结果与讨论

3.1蜡转移法制作纸芯片

3.2构建微流控通道材料验证筛选实验

3.2.1蜡对各种溶剂的阻隔作用

3.2.2 Nano对溶剂的阻隔作用

3.2.3 NC-305对溶剂的阻隔作用

3.2.4 AF防指纹油对溶剂的阻隔作用

3.2.5胶水对溶剂的阻隔作用

3.2.6胶水浓度的选择实验

3.2.7分离实验效果分析

第四章 结论与展望

参考文献

致谢

第一章 绪论

1.1微流控芯片的背景

微流控技术是一种在微细的2D或3D的通道网络中，利用流体力学原理来操控微量液体从而达到定性定量甚至分离的技术，它兴起于20世纪90年代^[1]。微流控芯片是应用微流控技术的一个窗口，近年来，伴随着分析化学和生命自然科学以及医学药物等领域对微型化分析与检测的迫切需求，科学家以及相关人员对微流控已经投向了更多关注的目光，以便让其更好地服务于日常的分析中。

微流控芯片自出现以来，由于其微型化、研究花费少，能够实现商业化被大众广泛应用,且分析检测较为快速准确的优势与长处，从而被相关人员投入了更多的科研精力，并在环境检测与监护、生化、医学药物、以及生命与健康领域得到大量的使用与研究发现 ^[2，3]。

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