为了提高聚合物微流控芯片的集成度,往往需要在芯片上集成各种金属微电极。然而,电极在芯片热键合过程中常常发生断裂。本文首先对电极的断裂行为进行了研究。电极断裂的主要原因是由于在热键合过程中,电极所在的聚合物基片产生了塑性变形和电极内部产生了热应力,这两个原因都是由于较高的热键合温度造成的。采用断口分析方法,对电极的断裂机理进行了研究。利用划片机成功制作了电极的断口试样,利用体视显微镜和扫描电镜等对断口进行了宏微观分析,发现电极的断裂机理是一种韧窝式韧性断裂。为了降低芯片的热键合温度,本文提出了一种等离子体辅助热键合方法。在芯片热键合前,对带有微沟道的聚合物基片进行氧气等离子体表面改性。利用正交试验法,对改性参数进行优化,使得芯片常用的一种聚合物材料——聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)的接触角由71.7°降至43.6°。接触角的减小表征材料表面能得到了提高,因此有助于降低芯片的热键合温度。通过进一步研究温度对改性后的PMMA接触角的影响,最终优化了热键合温度,使得芯片的热键合温度由原来的100℃降到了85℃。为了验证该键合方法的可行性,研制了一种用于交流电渗泵的集成铜叉指阵列微电极的PMMA微流控芯片。实验结果表明芯片键合完全,电极未发生断裂。近年来,人们又提出将纳米技术引入微流控芯片,建立纳流控芯片。纳米沟道的制作技术是纳流控芯片发展的基础和源头。本文提出了一种基于等离子体刻蚀的聚合物平面纳米沟道制作方法。首先,采用紫外光刻和湿法腐蚀技术在聚合物基片上制作铜掩蔽层;然后,利用等离子体清洗机对暴露在外的聚合物进行氧气等离子体刻蚀;最后,去除铜掩蔽层,便得到了聚合物平面纳米沟道。在固定了等离子体清洗机的腔室压力和射频功率后,对芯片常用的多种聚合物材料进行了刻蚀速度实验,分别建立了相应的纳米沟道刻蚀深度与时间的关系曲线。利用该纳米沟道制作方法和前面研究的等离子体辅助热键合方法,研制了一种用于实现离子富集的PMMA微纳流控芯片。在一片PMMA上制作2根间距0.65mm的“U”形微沟道,在另一片PMMA上制作9根宽5μm、深约500nm、长1mm的平面纳米沟道,然后将两片PMMA进行对准键合,使得纳米沟道架在两根“U”形微沟道之间。实验结果表明,纳米沟道端部离子富集效果明显。