本技术属于自组装膜制备技术领域,特别涉及一种静电自组装膜制备方法及其在数字微流控芯片中的应用。该方法包括试剂准备、静电吸附、膜固化等关键步骤,旨在提高膜制备效率和质量,为数字微流控芯片提供高性能自组装膜解决方案。
背景技术
静电自组装是一种利用静电相互作用力在微尺寸上组装膜层的方法。基于静电吸引力和排斥力的原理,在没有外部作用下,微小带电颗粒或带电聚合物自发地形成有序的结构。静电自组装薄膜在多个领域有广泛的应用,包括材料科学(如光学材料、电子器件、传感器、纳米催化剂等)、纳米技术(如纳米电子学、纳米光子学、纳米机械系统等)、药物递送系统、生物传感器(如传感器表面自组装生物分子、抗体或DNA探针等)、组织工程(如构建三维生物材料结构)、光学器件(如光栅、光学透镜)、分离和过滤膜(如用于生物分离、水处理的薄膜)。通过精准控制薄膜组装条件、材料选择和表面修饰,可以实现所需的功能和性能,以满足特定应用的需要。
随着科技的发展,对于具有特定功能的有序薄膜材料的需求也日益增加。与化学气相沉积和分子束外延等制备薄膜的方法相比,以自组装方式形成的超薄膜具有有序性高、平整度好、膜的厚度和结构在分子水平上可控以及不受基底形状限制等优势。在自组装超薄膜体系中,通过调节膜厚、改变组装薄膜的材料,引入功能基团或者诱导功能基团的取向等方法可以使自组装超薄膜具有一定的结构和功能,进而研究结构和功能之间的关系,根据需要筛选出具有特定功能的结构,最终实现由分子组装构筑功能器件。自组装超薄膜的技术不仅作为表面改性技术在实现薄膜的特定光、电、磁、非线性光学等功能方面具有广阔的应用前景,而且在制造极微尺度器件方面极具发展潜力。在自组装超薄膜技术中,层层静电自组装技术由于其简易且具有较强的膜稳定性的优点,成为制备高质量多层膜和分子器件的理想选择,在诸多领域具有广阔的应用前景。
传统的静电自组装薄膜制备方法是,基材经过预处理使其带有电荷,而后将其浸入聚阳离子溶液中一段时间,生长聚阳离子单层,当表面被聚阳离子聚合物链沉积饱和后,基材在去离子水中冲洗,然后将衬底浸入阴离子聚合物溶液中,底物在返回到阳离子聚合物溶液之前再冲洗一次。这就完成了一个双分子层(Bilayer)生长周期。这样的循环重复,逐层生长这样的双分子层,直到达到所需的薄膜厚度。然而,在实际应用中,由于静电自组装膜每个双分子层的厚度都在纳米级,有时需要非常多次的循环才能满足对于薄膜厚度的需求,极大限制了实际的器件应用。而多次的循环使得薄膜的合成极其繁琐,大量消耗时间和重复性的人力。因此,一种可以自动化且减少自组装耗时的制备方式对于静电层层自组装的发展具有重要意义。
因此本领域技术人员致力于开发一种合成效率高耗时少的静电自组装膜的制备方法及可实现该方法的数字微流控芯片。
实现思路