微針器件與生物傳感集成:公司采用干濕法混合刻蝕工藝制備的微針陣列,兼具納米級前列銳度(曲率半徑<100 nm)與微米級結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(抗彎剛度≥1 GPa),可穿透角質(zhì)層無創(chuàng)提取組織間液或?qū)崿F(xiàn)透皮給藥。在藥物遞送領(lǐng)域,載藥微針通過可降解高分子涂層(如PLGA)實(shí)現(xiàn)藥物的緩釋控制。例如,胰島素微針貼片可在30分鐘內(nèi)完成藥物釋放,生物利用度較皮下注射提升40%。此外,微針表面可修飾金納米顆粒或?qū)щ娋酆衔?,集成阻?伏安傳感模塊,實(shí)時檢測炎癥因子(如IL-6)或病原體抗原,檢測限低至1 pg/mL。在電化學(xué)檢測場景中,微針陣列與微流控芯片聯(lián)用,可同步完成樣本提取、預(yù)處理與信號分析,將皮膚間質(zhì)液檢測的全程時間縮短至15分鐘,為POCT設(shè)備的小型化奠定基礎(chǔ)??绯叨燃庸ぜ夹g(shù)結(jié)合 EBL 與紫外光刻,在單一基板構(gòu)建納米至毫米級復(fù)合微納結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)代化MEMS微納米加工的微流控芯片
加速度傳感器是很早廣泛應(yīng)用的MEMS之一。MEMS,作為一個機(jī)械結(jié)構(gòu)為主的技術(shù),可以通過設(shè)計使一個部件(圖中橙色部件)相對底座substrate產(chǎn)生位移(這也是絕大部分MEMS的工作原理),這個部件稱為質(zhì)量塊(proofmass)。質(zhì)量塊通過錨anchor,鉸鏈hinge,或彈簧spring與底座連接。鉸鏈或懸臂梁部分固定在底座。當(dāng)感應(yīng)到加速度時,質(zhì)量塊相對底座產(chǎn)生位移。通過一些換能技術(shù)可以將位移轉(zhuǎn)換為電能,如果采用電容式傳感結(jié)構(gòu)(電容的大小受到兩極板重疊面積或間距影響),電容大小的變化可以產(chǎn)生電流信號供其信號處理單元采樣。通過梳齒結(jié)構(gòu)可以極大地擴(kuò)大傳感面積,提高測量精度,降低信號處理難度。加速度計還可以通過壓阻式、力平衡式和諧振式等方式實(shí)現(xiàn)。天津MEMS微納米加工方法基于 0.35/0.18μm 高壓工藝的神經(jīng)電刺激 SoC 芯片,實(shí)現(xiàn)多通道控制與生物相容性優(yōu)化。
微流控與金屬片電極的鑲嵌工藝技術(shù):微流控與金屬片電極的鑲嵌工藝實(shí)現(xiàn)了流體通道與固態(tài)電極的無縫集成,適用于電化學(xué)檢測、電滲流驅(qū)動等場景。加工過程中,首先在硅片或玻璃基板上制備微流道(深度50-200μm,寬度100-500μm),然后將預(yù)加工的金屬片電極(如不銹鋼、金箔)嵌入流道側(cè)壁,通過導(dǎo)電膠(銀膠或碳膠)固定,確保電極與流道內(nèi)壁齊平,間隙<5μm。鍵合采用熱壓或紫外固化膠密封,耐壓>100kPa,漏電流<1nA。金屬片電極的表面積可根據(jù)需求設(shè)計,如5mm×5mm的金電極,電化學(xué)活性面積達(dá)20mm2,適用于痕量物質(zhì)檢測。在水質(zhì)監(jiān)測芯片中,鑲嵌的鉑電極可實(shí)時檢測溶解氧濃度,響應(yīng)時間<10秒,檢測范圍0-20ppm,精度±0.5ppm。該工藝解決了傳統(tǒng)微流控芯片與外置電極連接的接觸電阻問題,實(shí)現(xiàn)了芯片內(nèi)原位檢測,縮短信號傳輸路徑,提升檢測速度與穩(wěn)定性。公司開發(fā)的自動化鑲嵌設(shè)備,定位精度±10μm,單芯片加工時間<5分鐘,支持批量生產(chǎn),為環(huán)境監(jiān)測、食品安全檢測等領(lǐng)域提供了集成化的傳感解決方案。
MEMS制作工藝-太赫茲超材料器件應(yīng)用前景:
在通信系統(tǒng)、雷達(dá)屏蔽、空間勘測等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用前景,近年來受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注?;谖⒚准{米技術(shù)設(shè)計的周期微納超材料能夠在太赫茲波段表現(xiàn)出優(yōu)異的敏感特性,特別是可與石墨烯二維材料集成設(shè)計,獲得更優(yōu)的頻譜調(diào)制特性。因此、將太赫茲超材料和石墨烯二維材料集成,通過理論研究、軟件仿真、流片測試實(shí)現(xiàn)了石墨烯太赫茲調(diào)制器的制備。能夠在低頻帶濾波和高頻帶超寬帶濾波的太赫茲濾波器,通過測試驗(yàn)證了理論和仿真的正確性,將超材料與石墨烯集成制備的太赫茲調(diào)制器可對太赫茲波進(jìn)行調(diào)制。 弧形柱子點(diǎn)陣加工技術(shù)通過激光直寫與刻蝕實(shí)現(xiàn)仿生結(jié)構(gòu),優(yōu)化細(xì)胞黏附與流體動力學(xué)特性。
MEMS超表面對特性的調(diào)控:
1.超表面meta-surface對偏振的調(diào)控:在偏振方面,超表面可實(shí)現(xiàn)偏振轉(zhuǎn)換、旋光、矢量光束產(chǎn)生等功能。
2.超表面meta-surface對振幅的調(diào)控。超表面可以實(shí)現(xiàn)光的非對稱透過、消反射、增透射、磁鏡、類EIT效應(yīng)等。
3.超表面meta-surface對頻率的調(diào)控。超表面的微結(jié)構(gòu)在共振情況下可實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的局域場增強(qiáng),利用這些局域場增大效應(yīng),可以實(shí)現(xiàn)非線性信號或熒光信號的增強(qiáng)。在可見光波段,不同頻率的光對應(yīng)不同的顏色,超表面的頻率選擇特性可以用于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)色。
我們在自然界中看到的顏色從產(chǎn)生原理上可以分為兩大類,一類是由材料的反射、吸收、散射等特性決定的顏色,比如常見的顏料、塑料袋的顏色等;另一類是由物質(zhì)的結(jié)構(gòu),而不是其所用材料來決定的顏色,即所謂的結(jié)構(gòu)色,比如蝴蝶的顏色、某些魚類的顏色等。人們利用超表面,可以通過改變其結(jié)構(gòu)單元的尺寸、形狀等幾何參數(shù)來實(shí)現(xiàn)對超表面的顏色的自由調(diào)控,可用于高像素成像、可視化生物傳感Bio-sensor等領(lǐng)域。 自動化檢測系統(tǒng)基于機(jī)器視覺,實(shí)現(xiàn)微流控芯片尺寸測量、缺陷識別與統(tǒng)計分析一體化。山東MEMS微納米加工發(fā)展趨勢
微流控與金屬片電極鑲嵌工藝,解決流道與電極集成的接觸電阻問題并提升檢測穩(wěn)定性?,F(xiàn)代化MEMS微納米加工的微流控芯片
MEMS制作工藝-太赫茲傳感器:
超材料(Metamaterial)是一種由周期性亞波長金屬諧振的單元陣列組成的人工復(fù)合型電磁材料,通過合理的設(shè)計單元結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)特殊的電磁特性,主要包括隱身、完美吸和負(fù)折射等特性。目前,隨著太赫茲技術(shù)的快速發(fā)展,太赫茲超材料器件已成為當(dāng)前科研的研究熱點(diǎn),在濾波器、吸收器、偏振器、太赫茲成像、光譜和生物傳感器等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
這項(xiàng)研究提出了一種全光學(xué)、端到端的衍射傳感器,用于快速探測隱藏結(jié)構(gòu)。這種衍射太赫茲傳感器具有獨(dú)特的架構(gòu),由一對編碼器和解碼器構(gòu)成的衍射網(wǎng)絡(luò)組成,每個網(wǎng)絡(luò)都承擔(dān)著結(jié)構(gòu)化照明和空間光譜編碼的獨(dú)特職責(zé),這種設(shè)計較為新穎。基于這種獨(dú)特的架構(gòu),研究人員展示了概念驗(yàn)證的隱藏缺陷探測傳感器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析成功證實(shí)了該單像素衍射太赫茲傳感器的可行性,該傳感器使用脈沖照明來識別測試樣品內(nèi)各種未知形狀和位置的隱藏缺陷,具有誤報率極低、無需圖像形成和采集以及數(shù)字處理步驟等特點(diǎn)。 現(xiàn)代化MEMS微納米加工的微流控芯片