一.微流控芯片主要应用方向

微流体是指在微米尺度空间内运动的流体，微流控则是指对以层流流动为主要特征的微流体的操作。微流控芯片是一种在毫米、百微米甚至微米尺度下对流体进行精确操控的技术，可将生物、化学、医学、光学等实验室的一些基本功能集成到一个小面积芯片上，因此又叫做芯片实验室（ＬＯＣ）鉴于在诸多领域的巨大潜力，微流控芯片逐步发展为多学科交叉的新兴研究领域。

作为一个已有二十余年发展历史的科学技术，微流控芯片研究的主流已从平台构建和方法发展转为不同领域的广泛应用，如：

（1）现代生物化学分析

（2）即时诊断

（3）材料的筛选与合成

（4）组织与器官仿生芯片

二.飞秒激光直写制备微流控芯片

在追求更小尺寸和更高集成度的同时，人们对可用于芯片功能化制备的新型加工技术也越来越感兴趣。大多数多功能微流控芯片是通过经典的“ｔｏｐ－ｄｏｗｎ”和“ｂｏｔｔｏｍ－ｕｐ”方法制备的，例如，注塑成型、铸造、热压法、紫外、电子束、Ｘ射线光刻等技术已成功应用于功能微流控芯片的制备。然而对于复杂的微结构，尤其是三维（３Ｄ）单元，上述技术不能应用。此外，曲面微通道的存在使得这些传统技术无法将微结构集成到特定的微流控芯片中。从技术的角度看，微流体技术的发展受到了微制造技术的制约。

飞秒激光具有超短的脉宽和很高的峰值强度，在微加工领域具有独特的应用。飞秒激光直写技术因强大的可编程设计性、３Ｄ处理能力、高空间分辨率和高精度等优势而成为微流控芯片制备和功能化的重要保证。

飞秒激光可在不同材料的管道中加工微纳结构，因此一直被认为是一种强大的加工工具。通常，超短激光脉冲穿过透明材料进入光刻胶内部，使材料发生ＴＰＰ来实现３Ｄ结构的成型，然后通过显影工艺去除多余的部分，最终得到能够满足设计功能和要求的微结构。

三.制备设备介绍（可提供芯片制备打样）

津镭激光开发的飞秒激光微纳加工系统，集成度高，体积小；使用轻质高强的工业级铝作为主体结构，保证了系统的稳定性的同时，也更便于运输；光路内置辅助模块，使得系统光更容易定焦，同时也简化了光路的调节。系统配置一体化的软件，操作简单，可以实时观察整个加工过程。加系统支持各种定制，可满足多样性微流控的制备。

制备系统有如下主要特点：

采用nm/nm/nm/nm飞秒激光器；

加工精度可达到亚微米量级；

可以实现高速微微加工；

运动位移台精度高，可搭配振镜同时使用；

底层开发的控制软件，容易操作；

四.未来展望

考虑到从聚合物、金属到氧化物半导体等各种可加工材料的多样性，以及可设计的加工能力，这种微制造技术在设计和集成各种功能单元方面还有很大的空间。目前，与光刻技术相比，飞秒激光在芯片制备和功能化领域的应用还处于初级阶段，随着人们对芯片功能和复杂性的要求越来越多，越来越多的微结构可以通过该技术进行制备。

而且，随着新一代激光器的飞速发展，该技术的制备效率和稳定性将大幅提高，从而缩短时间和降低经济成本。此外，一旦开发出新的光化学方案，可加工材料将被扩展到更广泛的范围，那么微流控芯片又将被开拓出更多功能。以飞秒激光微加工为技术支持，微流控芯片将可以实现越来越多的附加功能，并将于不久的将来在科学研究和实际应用中得到更广泛的应用。

文章技术部分内容节选自：

《飞秒激光直写技术制备功能化微流控芯片研究进展》

作者：史杨１，许兵１＊，吴东１，肖轶３＊＊，胡衍雷１，姚成立２