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聲表面波器件與微流道系統(tǒng)制作完畢后都是單獨(dú)存在的，需要進(jìn)行鍵合封裝，以實(shí)現(xiàn)微流道系統(tǒng)與聲表面波器件的密封封裝，確保二者形成一個(gè)封閉的微流道系統(tǒng)。這一步驟對(duì)于微流體研究和聲表面波應(yīng)用的有效實(shí)施至關(guān)重要。

一般來(lái)說(shuō)，鍵合可以通過(guò)兩種主要方法實(shí)現(xiàn)：自然鍵合和表面處理后鍵合。自然鍵合是將聲表面波器件與微流控通道進(jìn)行自然吸附，這種吸附力源自二者表面之間的自然親和作用。這種方法的主要優(yōu)勢(shì)在于其可逆性，即鍵合后的組件可以輕松拆解和清洗，且可多次重復(fù)使用。然而，自然鍵合的一個(gè)顯著缺點(diǎn)是其鍵合強(qiáng)度相對(duì)較弱，可能在長(zhǎng)期使用或較高壓力環(huán)境下導(dǎo)致接合不穩(wěn)定。與此相對(duì)，表面處理后鍵合則需要對(duì)鍵合的表面進(jìn)行特殊處理，如等離子體處理，以增強(qiáng)鍵合效果。這種處理方法可以在PDMS和鈮酸鋰表面產(chǎn)生更強(qiáng)的化學(xué)鍵。等離子處理后的鍵合具有很高的穩(wěn)定性和密封性，能夠承受較高的操作壓力而不易發(fā)生泄漏。不過(guò)，這種方法的缺點(diǎn)在于一旦鍵合，就很難進(jìn)行拆解和重復(fù)使用，且清洗和維護(hù)也相對(duì)困難。等離子表面處理后的鍵合方式。這種方式雖然犧牲了一定的可逆性和便于清洗的特性，但它能夠提供更牢固的連接，有效避免微流道系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的液體泄漏，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。

鈮酸鋰基底與PDMS微流道氧等離子處理鍵合方法與流程

采用氧等離子處理鍵合的方式，通常通過(guò)氧氣等離子清洗機(jī)(O2 Plasma Cleaner)進(jìn)行。這個(gè)過(guò)程將聲表面波器件和微流道系統(tǒng)置于含氧氣的等離子環(huán)境中，利用高能等離子對(duì)PDMS和鈮酸鋰的表面進(jìn)行轟擊。這一等離子處理的作用是破壞PDMS和鈮酸鋰表面原有的化學(xué)鍵，同時(shí)生成新的化學(xué)鍵。通過(guò)氧氣等離子處理，聲表面波器件和微流道系統(tǒng)之間的鍵合變得牢固可靠。這種方法能夠確保兩者之間的粘連不會(huì)松動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)它們的緊密集成。所使用的氧等離子清洗機(jī)如圖1所示。

圖一 氧等離子清洗機(jī)

聲表面波器件與微流道系統(tǒng)的等離子鍵合流程如下：

(1) 準(zhǔn)備工作：首先使用丙酮，然后用無(wú)水乙醇，最后用去離子水對(duì)鈮酸鋰襯底進(jìn)行清洗。經(jīng)過(guò)清洗后，使用氮?dú)鈱⒁r底表面的液體吹干，然后將其放入無(wú)塵盒備用。取出預(yù)制的PDMS微流道系統(tǒng)，將其放入無(wú)塵盒備用。

(2) 設(shè)置等離子清洗機(jī)：調(diào)整真空率設(shè)置清洗時(shí)間為1分鐘，開啟氧氣和真空泵，保持合適的功率約150W。等待等離子清洗機(jī)完成預(yù)設(shè)程序后關(guān)閉設(shè)備。

(3) 等離子處理：將載有鈮酸鋰的載玻片和PDMS管道放置在等離子清洗機(jī)內(nèi)，進(jìn)行等離子處理以增強(qiáng)鍵合效果。

(4) 鍵合：處理完成后，立即取出鈮酸鋰和PDMS管道，將鈮酸鋰放在操作臺(tái)上。將鈮酸鋰襯底上的定位點(diǎn)與PDMS管道上的定位點(diǎn)對(duì)齊，進(jìn)行貼合。

(5) 強(qiáng)化鍵合：將鍵合后的管道放入恒溫干燥箱，設(shè)置恒溫干燥箱的溫度為60℃烘烤。

(6) 觀察：完成烘烤后，檢查器件鍵合質(zhì)量，特別是流體進(jìn)入?yún)^(qū)和出口區(qū)的接合情況

分選器件與管道