激光熔接陶瓷与聚合物的新型技术

图3、单芯片实验系统配备LTCC为基础的多 　　　　　　　电极传感器和聚合物微流腔。

　　　单芯片实验系统               　 基于这项全新的熔接技术，一些生物反应器和单芯片实验系统被制造出来，用于研究和测试。运用优化的连接技术，基于LTCC的陶瓷传感器与透明的聚合物相结合，比如平面窗或微流体元件。弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所协助开发了包含不同传感器和微流体系统部件的陶瓷元件。从图3中的单芯片实验系统中可以看到，综合微生物反应器内部的细胞生长在自定义的热度和生化条件下能被监测和控制。通过使用透明的聚合物窗口，该系统现在能通过光学显微镜监测到内部流程。另一种选择是利用分光光度法，例如荧光分析术，来分析反应器内部的生化变化。

图4、基于LTCC的单芯片实验系统配有一个聚合物窗口。  　　

　　图4显示，一种集成的多电极阵列陶瓷聚合物流量传感器被用于测量细胞培养过程中发出的电子信号。陶瓷传感器通过新型的熔接技术被连接到一种聚合物微流体元件中。培养过程中，细胞可吸收聚合物流体传输的养分溶液和各种反应物。            　  在同时进行的另一项研发工作中，德国弗劳恩霍夫材料和光束技术研究所开发出了一种在活性气体环境下，脉冲激光可使聚合物表面图案化和功能化。这将影响特定表面上的细胞增生，从而在其连接到传感系统之前，令聚合物的生物功能化成为可能。              　这种新型的熔接工艺应用前景和市场广阔，覆盖化学和生物分析等领域，比如制药公司中用到的筛检，化学设施中的环境分析，食品行业和医学技术中的分析等。                         未来前景                　德国弗劳恩霍夫材料和光束技术研究所正在进行的研究活动中，有一个目的就是改善连接点的抗拉强度。进一步优化表面图案化和表面预处理。将来的研究也将会把连接过程转移到其他物体的融合，比如其他聚合物或新的陶瓷，或将该项技术用到连接聚合物和半导体或金属。通过这种方式，该技术的应用范围便扩大到微系统技术和微电子领域。