杜克大学黄俊团队&弗吉尼亚理工田振华团队：基于气溶胶喷射打印技术的声表面波芯片快速加工

研究团队 | 作者

酥鱼 | 编辑

基于声表面波的微流控技术可以在微流体通道中进行精准的、多模式的生物微颗粒操纵，例如分离不同尺寸的细胞，定向移动细胞，快速聚集外泌体等。因其具有高精度、非接触式操纵、以及快速响应等特点，该技术极大地推动了芯片实验室研究方向的进步与发展，并且在生物学、医学、工程和材料科学等多个领域得到广泛的应用。

作为声表面波微流控技术的核心部件，声表面波芯片通过在压电材料表面上加工的叉指换能器施加电势，实现电能与机械能的转化，从而激发沿着压电材料基底传播的声表面波。然而，目前广泛应用于制作声表面波芯片的加工工艺需要漫长且复杂的流程，并且在加工过程中需要使用昂贵的洁净室以及相关设备。

为了快速加工可定制尺寸和功能的声表面波芯片，美国杜克大学黄俊教授，Franklin教授联合弗吉尼亚理工大学田振华教授团队，利用气溶胶喷射打印技术，成功制造了由不同材料组成且形状复杂的声表面波芯片。相比于传统的制造工艺，该团队利用的气溶胶喷射打印技术可用于快速研发声表面波微流控器件。该研究工作近日发表在Microsystems & Nanoengineering 期刊上。

利用气溶胶喷射打印技术在压电材料表面进行叉指换能器直接打印，可以大幅度减少声表面波芯片所需的加工时长，且所制得的芯片可以立即用于声表面波激发，以及微颗粒和细胞的操纵。传统的声表面波芯片必须在洁净室条件下进行多步骤制备（如上图c所示），且整个加工过程通常需要至少40小时。相比而言，气溶胶喷射打印技术将制备时长缩减到5分钟左右，进而有效减少了声表面波芯片和相关微流控器件的研发和制作周期。

气溶胶喷射打印技术的另一优点即是可以兼容多种导电材料进行芯片加工。基于这一特点，团队研究人员使用具有不同电导率的打印材料，例如银纳米线、石墨烯和PEDOT:PSS，制备了不同的声表面波芯片。为了表征由气溶胶喷射打印技术制成的声表面波芯片，研究人员使用了激光多普勒测振仪测量了不同芯片所产生的声表面波振幅。此外，研究人员还进行了相关的声流验证实验，例如排列微颗粒、聚集微颗粒和产生声流。

气溶胶喷射打印因其具有低成本，高分辨率，快速加工等技术特点，提供了一种具有前景的表面波芯片制备方案。不仅如此，气溶胶喷射打印技术还可以在化学敏感，柔性，或具有不规则形状的结构表面进行打印。我们期望气溶胶喷射打印技术可以被越来越多的应用到声表面波芯片的件制造、研发及相关应用中。