聚甲基丙烯酸甲酯基体光刻蚀与化学镀金示意图
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)无毒无臭、透光、不易破碎、价格便宜, 被广泛用于光学仪器、航空与汽车、建筑、广告和装饰等行业. 由于PMMA 表面性能稳定,玻璃化温度较低(105℃), 易通过激光刻蚀、热压成型、热封等工艺进行微细加工, 近年来, 已经被广泛用于制备微流控芯片.
在微流控分析系统中, 经常需要在芯片上集成诸如电化学检测传感电极、热电偶、电热器等金属微器件. 由于光胶溶剂会侵蚀高聚物, 因此采用常规的蒸发沉积-光刻技术在高聚物芯片上制备金属微器件, 有一定的困难.
基于此，浙江大学化学系微分析系统研究所陈恒武等人研究以紫外光光化学反应为基础的在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面区域选择性金属化的方法.通过对无臭氧紫外光、紫外光+臭氧(UV/O3)、臭氧对PMMA表面亲水化改性效果的对比,发现仅有UV/O3可有效地使PMMA表面亲水.表面红外光谱表明,UV/O3对PMMA表面协同作用的结果是在辐照区域生成了羧基等含氧活性基团.以此含氧活性基团为基础,经过胺化、氯金酸阴离子交换、NaBH4还原等表面反应,在UV/O3作用区域形成化学镀所必须的金纳米催化中心,再将PMMA浸入镀金、镀铜等化学镀浴中,即可实现PMMA表面的区域金属化.以打印的菲林片为原始掩膜,该方法分辨率可达50μm或更小.以该法制备了金和铜的薄膜微电极、金膜微电热器等金属微器件,并表征了它们的物理化学性能. 此法也可拓展到在PMMA表面区域选择性化学镀Ni,Ag, Pt 等金属薄膜.