(1.广西大学 机械工程学院， 广西 南宁 530004；2.中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系， 安徽 合肥 230026)

0 引言

基于毛细力驱动的微流控芯片技术因其样品消耗量小、检测灵敏度高、易于集成、经济高效和实现自动检测等优点已被广泛应用。作为分析工具之一，微流控芯片已经在医学检测、临床实验、生物化学等领域的应用中发挥了巨大的作用[1-3]。制作微流控芯片常用的材料有玻璃、石英、聚甲基丙烯甲酯、聚二甲基硅氧烷等[4]。制成工艺包括光刻[5- 8]、数控机床加工[9]、激光加工[10]、注塑[11]、LIGA[12]等。

不同的加工设备、不同的制成工艺会导致芯片表面粗糙度的不同，直接改变芯片的表面效应，从而对芯片的流动性能和检测性能产生重要的影响。与光滑流道相比，粗糙度使表面附近流阻高于经典理论预测值，从而导致流动发生明显改变[13]。基于毛细力驱动的微流控芯片，根据Cassie-Baxter和Wenzel模型[14]，粗糙表面的存在使得实际固液接触面积大于表观几何接触面积，通过改变固体表面粗糙度，可以调控表观接触角，改变亲疏水性，从而影响固体表面的流动性能。邹江等[15]分析了粗糙度对摩阻系数的影响。高超等[16]研究了表面粗糙度对流动特性的影响。MORINI[17]的实验结果也表明粗糙度会增加流体的流动阻力，从而改变流动状态。JAMES等[18]介绍了管道结构和表面粗糙度对流体流动的影响，指出随着通道尺度的减小，粗糙度对液体流动的影响将显得更加重要。

粗糙度不仅改变芯片微管道表面的流动性能，同时也会对蛋白检测性能产生影响。……