技术科普 | 生物传感器制备之表面金属化方法

柏医健康 881 2024-11-27

在生物传感器制备中,通过表面金属化方法,能够实现生物电极的特定功能以及导电连接,确保传感器的一致性,提高灵敏度和生物相容性。目前,常见的生物传感器表面金属化方法有电镀、化学镀、丝网印刷、物理气相沉积(PVD)法等,本篇文章将带大家简单了解下各类生物传感器表面金属化方法及技术特点。

电镀法

电镀是利用电解原理在导电基底表面镀上一层金属或合金的技术。它通过将工件作为阴极,放入含有待镀金属的电解液中,接通电源后,在工件表面形成一层金属镀层。然而,很多电镀设备复杂、能耗较高,且对于复杂形状的工件,电镀效果可能不尽如人意。

化学镀法

化学镀又称无电解镀,是一种利用化学反应在金属表面沉积一层金属或合金的技术。虽然化学镀在金属表面处理领域有其独特的优势,但化学镀镀层的厚度和均匀性受到溶液成分、温度、pH值等多种因素的影响,需要严格控制工艺条件。化学镀的工作温度普遍偏高,这限制了其在某些对温度敏感的材料或环境下的应用。其次,化学镀液的毒性较高,使用期限相对较短,需要频繁补充镀液,增加了操作的复杂性和成本。再者,化学镀的附着力有时不够强,可能导致镀层在长期使用或恶劣环境下出现剥落或开裂的情况。

丝网印刷法

丝网印刷是用丝网作为版基,通过感光制作方法制成带有图形或文字的印版。丝网印刷由丝印版、刮板、油墨、印刷台以及承印物5部分组成。丝印版的原理是网版图文部分的网孔可透过油墨,从而形成印迹,而非图文部分的网孔不能透过油墨。导电油墨用于构成传感器的导线和电极,由导电材料、黏合剂、溶剂和添加剂组成。用于金属化的油墨材料可以是铂碳浆、银-氯化银浆、纯银浆、银碳浆、金浆和铂浆。印刷时,将油墨倒入丝印版的一端,用刮刀在油墨部位施加一定压力,同时向另一端移动,在移动过程中,油墨从图文部分的网孔中印刷到承印物,形成了与网版相同的图案。通过热烘烤,可以将导电油墨牢固地固化在基底上面。

image-1732696513461
柏医自主研发丝网印刷电极结构示意图

物理气相沉积(PVD)技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)是一种用于在固体表面上沉积薄膜的技术。它通过在极低压环境中加热材料以产生金属原子蒸汽或等离子体,并使其沉积到目标表面上。PVD通常用于生产具有特定功能或性质的薄膜,例如电催化、高硬度、耐腐蚀性、导电性等。常见的金、银、铜、不锈钢、铝、钛、镍、铬、锌、铁、铟等金属材料均可通过PVD技术,通过预定的掩膜沉积在基底表面形成设定图案,从而实现表面金属化。在生物传感器电极制备中,通过精确的沉积工艺,PVD确保了传感器的一致性,提高了灵敏度和生物相容性。

柏医健康采用PVD与激光切割相结合方法制备高性能表现的生物传感器电极,在基材表面进行金属化,然后应用激光刻蚀及切割、高精度掩膜板或显影技术实现图案化,最终形成可规模化量产的生物医用电极,在环保、高精度、高一致性上有更大优势。公司研发的标准电极具备如下特性:
1.PI/LCP柔性基材,厚度规格:50um/75um/100um/125um/150um/175um等;
2.单层双面两电极体系;
3.外形可定制,支持切片。

image-1732696562505
柏医主要的生物电极产品

参考文献:
[1] Xuexian Wu, Yan Zhang, Chunyi Ye, Zhibin Zhang, Jingli Luo, and Xianzhu Fu.Surface Pretreatment of Polymer Electroless Plating for Electronic Applications[J].Progress in Chemistry,2023,35(2):233-246.
[2].黄泓凯,段宁馨,邹玉婷,古飞燕,刘功良,赵晓娟.丝网印刷电极及其在重金属快速检测中的应用[J].分析测试学报,2022,41(11).
[3] 王福贞, 马文存. 气相沉积应用技术[M]. 北京:机械工业出版社, 2006, 10.
[4] 陈向阳, 张瑾. 气相沉积技术研究现状与进展. 安徽省机械工程学会成立周年论文集.

版权申明:
本网站所有原创作品,其版权属于本网站所有。其他媒体、网站或个人转载使用时不得进行商业性的原版原式的转载,也不得歪曲和篡改本网站所发布的内容。如转载须注明文章来源:杭州柏医健康科技有限公司网站。


# 技术科普