微流控芯片是一種在微尺度下進行流體操控的裝置，廣泛應用于生物、化學、醫學等領域。在微流控芯片的制造過程中，鍵合技術是至關重要的一步，它決定了芯片的密封性和功能性。熱鍵合和表面改性鍵合是兩種常見的鍵合工藝，它們各有優缺點，適用于不同的材料和應用場景。
熱鍵合工藝
熱鍵合是通過加熱使材料軟化，然后在壓力作用下將兩個表面緊密貼合在一起，形成密封的微通道。這種工藝通常適用于聚合物材料，如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚二甲基硅氧烷（PDMS）。在熱鍵合過程中，需要精確控制溫度、壓力和時間，以確保鍵合質量和芯片性能。
例如，在PMMA微流控芯片的制作中，可以在PMMA玻璃轉化點（Tg）附近，通過施加一定的壓力，實現基片與蓋片的直接鍵合，獲得密閉分離微通道。熱鍵合工藝的優點是操作相對簡單，適用于大規模生產，但需要注意的是，過高的溫度可能會導致材料的熱變形或熱降解，因此需要根據具體的材料選擇合適的溫度和壓力。
表面改性鍵合工藝
表面改性鍵合則是通過化學方法改變材料表面的性質，使其具有更好的粘接性和潤濕性，從而實現鍵合。這種工藝通常適用于玻璃和某些聚合物材料。表面改性可以通過多種方法實現，如紫外光照氧化、氧等離子體處理等。
例如，在PDMS微流控芯片的制作中，可以通過氧等離子體處理改善PDMS表面的潤濕性能，使其更容易與其他材料鍵合。表面改性鍵合工藝的優點是可以提高鍵合強度和穩定性，適用于需要高壓環境的場合，但缺點是工藝相對復雜，需要精確控制處理時間和條件。
工藝對比
總的來說，熱鍵合和表面改性鍵合各有優缺點。熱鍵合操作簡單，適用于大規模生產，但需要精確控制溫度和壓力；表面改性鍵合則可以提高鍵合強度和穩定性，但工藝相對復雜。在實際應用中，應根據具體的材料和需求選擇合適的鍵合工藝。
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審核編輯 黃宇