集成電極微流控芯片采用微加工工藝將具有多種結構和多種材料的微電極集成到微流控芯片材料上，從而實(shí)現微流控芯片的多功能化，在眾多的工程應用及科研生產(chǎn)等領(lǐng)域中有著(zhù)重要的應用價(jià)值和廣闊的應用前景。然而，現階段集成電極微流控芯片的實(shí)際制作水平仍然落后于其理論設計水平，集成電極微流控芯片的加工問(wèn)題成為微流控芯片發(fā)展及應用首先需要解決的問(wèn)題。集成電極微流控芯片的制備大多需要昂貴的設備和復雜的工藝，因此，高效率、低成本、低消耗的集成電極微流控芯片制備技術(shù)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

本文以集成電極微流控芯片制備技術(shù)為目標，系統地研究基于液滴脈沖微噴射的微流道、微電極及集成電極微流控芯片的制備，并對制得的集成電極微流控芯片進(jìn)行性能分析和實(shí)驗研究?；谶吔鐚永碚搶γ}沖慣性力主導下的微流體驅動(dòng)原理進(jìn)行了理論分析，為提高微噴射系統的噴射能力，設計了新型的儲液池結構內錐形微噴嘴，并通過(guò)求解微噴嘴內粘性流體的運動(dòng)微分方程，對微噴嘴內的流體速度進(jìn)行了分析。采用ANSYS軟件的Fluent模塊對微噴射過(guò)程中主液滴的形成進(jìn)行了數值分析，研究了入口速度和微噴嘴出口收縮率對微噴射形成及衛星液滴產(chǎn)生的影響規律。

以顯微頻閃拍攝系統觀(guān)測了主液滴及衛星液滴的微噴射形成過(guò)程。制備了新型的儲液池結構內錐形微噴嘴，研究了液滴脈沖微噴射系統參量對微噴射穩定性和微噴射量的影響，結果表明儲液池結構內錐形微噴嘴有利于提高系統的噴射能力和噴射穩定性，通過(guò)合理控制微噴射系統參數，可以實(shí)現穩定的液滴脈沖微噴射和對微噴射液滴體積的控制，為甘油水溶液、石蠟及納米銀墨水的穩定、可控微噴射提供了實(shí)驗依據。分析了微液滴在具有微納粗糙結構基底表面的潤濕特性，及微液滴撞擊該固壁表面后的最大鋪展直徑，探討了液滴接觸角和液滴重疊率對微液線(xiàn)成型的影響，為甘油水溶液、石蠟及納米銀墨水微液滴及微液線(xiàn)的穩定成型提供了理論依據?；谝旱蚊}沖微噴射技術(shù)和甘油液體模塑法工藝，提出了新型的PDMS光滑微流道制備方法。

首先研究了基于甘油液體陽(yáng)模微噴直接成型的微流道制備工藝，將甘油水溶液微噴射至親水化處理的玻璃基底表面，直接形成甘油液體陽(yáng)模，經(jīng)模塑工藝后制得了深寬比為0.08，表面粗糙度算術(shù)平均偏差Ra值為179.1 nm的PDMS光滑微流道。為提高液體模塑法制備微流道的深寬比，研究了基于甘油液體陽(yáng)模提拉-微噴成型的微流道制備工藝，將石蠟按需微噴射至玻璃基底表面形成石蠟圖層，經(jīng)超疏水處理和犧牲石蠟圖層的方法制得親疏水圖層，接著(zhù)通過(guò)提拉法在親水區域制備甘油液體陽(yáng)模，通過(guò)繼續微噴射甘油水溶液的方法進(jìn)一步提高甘油液體陽(yáng)模的高度，經(jīng)模塑工藝后制得了深寬比為0.28，表面粗糙度算術(shù)平均偏差Ra值為125.1 nm的光滑微流道?；谝旱蚊}沖微噴射技術(shù)，提出了新型的集成電極微流控芯片制備方法。

首先研究了集成電極微流控芯片所需玻璃基底微電極的制備工藝，將納米銀墨水按需微噴射至經(jīng)疏水化表面處理的玻璃基底表面，經(jīng)燒結固化后形成了最小寬度為45μm，電阻率為5.2μΩ.cm微電極。微電極的性能分析與測試結果表明，制得的微電極微觀(guān)形貌良好，微電極的平均厚度為2.2μm;微電極經(jīng)膠帶測試實(shí)驗后，阻值變化率為3.1%，具有較高的結合強度;微電極在空氣中自然放置和與酸堿溶液持續接觸的過(guò)程中，阻值變化率較小，具有較高的穩定性。最后將制得的PDMS微流道和微電極通過(guò)鍵合工藝制備集成電極微流控芯片，并進(jìn)行葡萄糖溶液濃度的電化學(xué)流動(dòng)檢測分析，結果表明當葡萄糖溶液的濃度為0.2-8 mmol/L時(shí)，響應電流與葡萄糖糖溶液的濃度具有較高的線(xiàn)性關(guān)系，檢出限為0.15 mmol/L。制得的集成電極微流控芯片具有較高的一致性和檢測重復性。