近日，我院极端服役性能精准制造全国重点实验室蒋炳炎-吴旺青团队在微流控芯片集成制造领域取得新进展，相关成果“一种用于微流控芯片高性能、低成本封装的图案化微电极键合技术（An innovative patternable microelectrode bonding technology for high-performance and cost-effective sealing in microfluidic chips）”发表于国际权威期刊《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）。吴旺青教授为通讯作者，2020级博士研究生赵百顺为论文第一作者。论文合作者还包括英国利兹大学/邓迪大学的Dimitrios Kontziampasis博士。

作为一种高度集成的微流体分析系统，微流控芯片的优势在于其独特的微纳尺度结构特征和复杂的系统集成能力。为实现复杂功能集成，微流控芯片多采用多层复合结构并由微通道组成，其结构完整性和功能实现的关键取决于键合技术的精确性和可靠性。传统的热压、等离子、溶剂和胶粘等键合方法均存在工序离散，难以兼顾键合质量和效率要求。因此，研发高效、高质量键合技术对于实现微流控芯片集成制造至关重要。

图为微电极键合工艺流程及键合质量表征结果

本工作提出了一种面向模内键合集成制造的新型微流控芯片键合方法——基于可图案化的微电极熔接，旨在实现高可靠、低成本和高通量的模内键合。团队基于电沉积法制备的镍微电极能够以低于3伏的电压在15秒内迅速完成芯片键合。研究表明，基于微电极键合方法可以实现微流控芯片高强度、小变形协同键合。键合芯片爆破强度＞2.9 MPa，微通道变形＜10%。该方法无需使用化学品或污染物，也不需要复杂的设备，使其成为一种简单、绿色和可持续的键合新方案。此研究为开发可靠的微流控芯片集成制造技术提供了切实可行的策略。

据悉，该项工作获得了国家自然科学基金重点国际（地区）合作研究项目和湖南省湖湘青年英才等基金和人才项目的支持。

（一审：黄家源  二审：吴旺青  三审：李玲芝）