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研究背景

微流控技術(shù)廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域，例如分析化學(xué)、微生物分析和即時(shí)醫(yī)療應(yīng)用的芯片實(shí)驗(yàn)室設(shè)備（lab-on-chip）等，來(lái)幫助控制微小流體。集成化是微流控設(shè)備的關(guān)鍵所在，而小型化的微流體系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)液體的湍流混合，擴(kuò)散式混合作為主要的混合流程則需要借助很長(zhǎng)的微通道來(lái)實(shí)現(xiàn)。這會(huì)占用設(shè)備的面積，或者實(shí)施耗時(shí)的微納加工技術(shù)來(lái)制造復(fù)雜的混合元件。

 Nansocribe光刻系統(tǒng)制造3D多級(jí)微流控混合器

近日，來(lái)自不來(lái)梅大學(xué)微型傳感器、致動(dòng)器和系統(tǒng)(IMSAS)研究所的科學(xué)家們發(fā)明了一種全新的微流道混合方式，即通過(guò)堆疊彼此交替的液流來(lái)減少擴(kuò)散長(zhǎng)度，并提出了微流控混合的新概念：多級(jí)互換混合器?？蒲腥藛T使用Nanoscribe公司的3D打印系統(tǒng)，將自由形式3D微流控混合元件集成到預(yù)制的晶圓級(jí)二維微流道中。該微型混合器可以處理高達(dá)100微升/分鐘的高流速樣品，適用于藥物和納米顆粒制造，快速化學(xué)反應(yīng)、生物學(xué)測(cè)量和分析藥物等各種不同應(yīng)用。

上圖：在預(yù)制的二維微流道中3D打印制作壁厚約為2µm的螺旋狀結(jié)構(gòu)三級(jí)微流控混合器。

圖片來(lái)自于Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

 Nansocribe雙光子聚合技術(shù)光刻系統(tǒng)

互換式混合器是通過(guò)基于雙光子聚合原理（2PP）的Nanoscribe光刻系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)制作的。Nanoscribe系列光刻系統(tǒng)具有超高設(shè)計(jì)自由度和*精度的特點(diǎn)，能將復(fù)雜形狀的3D微流體混合器定位到二維微流體通道中。這種制全新的制造方法將3D微納結(jié)構(gòu)集成到了預(yù)制的晶圓級(jí)二維微流體通道中，突出了傳統(tǒng)光刻和雙光子聚合技術(shù)的完美兼容性和優(yōu)異性能。

SEM圖片來(lái)自于: Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

通過(guò)使用Nanoscribe的 Photonic Professional打印系統(tǒng)制作的微流控元件*嵌入進(jìn)預(yù)制的二維微流道系統(tǒng)中；科學(xué)家們運(yùn)用Nanoscribe的3D微納加工技術(shù)將自由形式的3D微流體混合器直接做成微流體芯片。每個(gè)微納混合器都能在30秒內(nèi)制作完成，從而確保了在一小時(shí)內(nèi)完成加工整個(gè)晶圓。這要?dú)w功于Nanoscribe3D微納加工技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)混合器的快速制作，即從電腦模型設(shè)計(jì)（CAD）到打印樣品的一步式操作流程。此外，在不增加原型設(shè)計(jì)成本的基礎(chǔ)上還可以實(shí)現(xiàn)添加或刪除設(shè)計(jì)元素的功能，以測(cè)試混合性能。所有的混合器元件都能確保*的機(jī)械穩(wěn)定性以適應(yīng)預(yù)設(shè)的微流道，從而降低泄露風(fēng)險(xiǎn)。

Nanoscribe Photonic Professional GT2系統(tǒng)使用雙光子聚合(2PP)來(lái)產(chǎn)生幾乎任何3D形狀：晶格、木堆型結(jié)構(gòu)、自由設(shè)計(jì)的圖案、順滑的輪廓、銳利的邊緣、表面的和內(nèi)置倒扣以及橋接結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)結(jié)合了設(shè)計(jì)的靈活性和操控的簡(jiǎn)潔性，以及廣泛的材料-基板選擇。因此，它是一個(gè)理想的科學(xué)儀器和工業(yè)快速成型設(shè)備，適用于多用戶共享平臺(tái)和研究實(shí)驗(yàn)室。

Photonic Professional GT2   雙光子微納3D打印設(shè)備

Quantum X                            灰度光刻微納打印設(shè)備

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