利用基於pmds的導電複合材料構建平面及三維微結構的製作方法

2023-05-16 17:21:16

專利名稱：：利用基於pmds的導電複合材料構建平面及三維微結構的製作方法
技術領域：
：本專利主題涉及彈性的生物兼容的功能性微結構(microstructure)的合成，其中所設計的電功能由混合導電性的納米至微米顆粒與PDMS凝膠而得，其中固體顆粒的臨界體積分數經選擇以確保良好的導電性能、可靠的機械性能以及理想的熱特性。通過採用這種複合材料，我們開發了通過軟光刻技術(soft-lithographic)構建平面和三維微結構的方法。我們驗證了下列應用，比如電極、導電條、用於電線連接的二維和三維微結構、微加熱器、微加熱器陣列、柔性熱致變色顯示器以及用於微流體器件的應用，所有這些器件在保持其功能的同時具有經驗證的彈性柔性和防摔的特點。所有結果均顯示這種複合材料在微製造，特別是生物晶片中具有的廣闊應用前景。
背景技術：
：近年來，多功能微流體器件的製備有了很大進展，其目標為獲得高度集成的晶片實驗室[1-3]。這些進展得益於微製造技術的發展，比如軟光刻技術[4]。聚二甲基矽氧烷(PDMS)在構建微結構中起了重要作用，這得益於其性能，如透明、生物兼容以及良好的柔性[5]。通過採用PDMS材料利用簡單的製造技術比如微注模技術(micromolding)，可以實現一些複雜的微器件(U.S.Pat.No.7,125,510；6,692,680和6,679,471)。但是PDMS是不導電的聚合物，並且由於金屬與PDMS之間的弱粘附，所以非常難以進行金屬性結構的圖案化。因此，在PDMS中集成導電結構成為關鍵問題，尤其是對於那些要求控制和信號檢測用電極的電動微泵、微型傳感器、微加熱器、ER驅動器等的應用[6-7]。Gawron等[8]首次報導了在基於PDMS的微晶片中埋入細的碳纖維以用於毛細管電泳檢測。Lee等[9]報導了經由矽烷偶合劑介導的粘附化學將金圖案的薄膜轉移並隨後埋入PDMS中。Lim等[10]研製了通過使用順序的選擇蝕刻技術將金屬層轉移並堆疊到PDMS基材上的方法。如同美國專利號為6,323,659所示，包含基礎材料和填充材料的電極被用於測定材料中水的存在。其中，導電電極可由沉積碳黑到彈性體表面上而形成，這是通過或者在乾粉末上刮擦或者將所述彈性體暴露於碳黑在溶劑中的懸浮體來進行的。另外，電極可通過在摻雜有導電材料(也即，碳黑或細分金屬顆粒)的彈性體之外構建整個層來形成。但是，PDMS和金屬間的不兼容通常導致製造工藝的失敗，特別是兩種材料之間的結合方面。因此，選擇具有良好的導電性、可靠的機械性能以及所需的熱特性的複合材料來構建微器件成為一個非常急迫的問題。特別是，構建具有三維導電結構，比如三維布線和封裝，的微器件成為微製造中的難題。基於PDMS的導電複合材料可以是用於微器件製造的具有很大前景的材料。
發明內容本發明一般涉及微製造技術和PDMS複合材料。更具體而言，本發明涉及彈性的生物兼容的功能性微結構的合成，其中，設計的電功能由混合導電性納米至微米顆粒與PDMS凝膠而成，其中，選擇固體顆粒的臨界體積分數以保證良好的導電性、可靠的機械性能以及所需的熱特性。通過利用這種複合材料，我們研製了通過軟光刻技術構建平面和三維微結構的改進方法。本發明的複合材料可用於製造多種有用的微結構。例如，本發明的特定實施方案可以包括電極、導電條、用於電布線連接的二維和三維微結構、微加熱器，微加熱器陣列、柔性熱致變色顯示器、以及用於微流體器件的應用。並且，採用本發明的複合材料和/或方法製備的結構進一步顯示出在保持其功能的同時具有彈性柔性(elasticflexibility)和防摔(fall-proof)特性。本發明的一個實施方案涉及製備的平面結構、三維結構或其組合，所述結構包含至少一種基於PDMS的導電複合材料，其中所述結構提供了預先設計的電導率和機械性質。本發明的進一步實施方案涉及製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述至少一種基於PDMS的導電複合材料包含(a)銀+PDMS、(b)碳黑(C)+PDMS或者(c)其組合。在本發明的一個實施方案中，所述至少一種基於PDMS的導電複合材料包含銀和PDMS，其中銀和PDMS的重量濃度比由約83％到約90％。在更優選的實施方案中，銀/PDMS的重量濃度比在約84％到約87％。本發明的另一實施方案涉及製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述至少一種基於PDMS的導電性複合材料包含C+PDMS，其中碳黑/PDMS重量濃度比為約10％到約30％。在更優選的實施方案中，碳黑/PDMS重量濃度比為大約15％到27％。在本發明的另一實施方案中，Ag+PDMS複合材料包含平均尺寸為約1.0微米到約2.2微米的Ag顆粒。在另一實施方案中，所述C+PDMS複合材料包含平均尺寸為大約30納米到100納米的碳黑顆粒。本發明的另一實施方案涉及製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述製備的結構為棒陣列(rodarray)、多層布線共結(co-junction)、或者跨接橋(crossbridge)，包含預先設計的電性能和機械性質。在本發明的一個實施方案中，所製備的結構或者預先設計的圖案由軟光刻技術製備而成。在本發明的另一實施方案中，通過模塑成設計的形狀和圖案，將所製備的結構埋入到PDMS本體材料(bulkmaterial)中。在本發明的另一實施方案中，所製備的結構包含至少一種最小尺寸為10微米的導電布線結構。在本發明的優選實施方案中，所製備的結構具有機械彈性和柔性，同時保持所設計的導電率。在本發明的另一優選實施方案中，所製備的結構是防摔的(fall-proof)。本發明的一個實施方案涉及採用本發明的製備的複合材料用作微加熱器、或含有微加熱器的器件。在本發明的具體實施方案中，微加熱器或者含有微加熱器的器件含有至少25微米寬或長的加熱條。在本發明的另一實施方案中，所述加熱條所產生的最大局部溫度可從環境溫度達到250℃。在本發明的進一步實施方案中，所述微加熱器或者含有微加熱器的器件具有(a)富有機械彈性和柔性並同時保持局部加熱功能的整體結構、(b)防摔的整體結構或者(c)(a)和(b)的組合。本發明的另一實施方案涉及採用本發明製備的的複合材料用作熱陣列(thermalarray)。在本發明的具體實施方案中，本熱陣列包含溫度傳感機構，所述溫度傳感機構可任選地控制加熱條中的傳導性。在本發明進一步的實施方案中，所述熱陣列進一步包括包含至少一個熱致變色性微色條(microcolorbar)的溫度傳感機構，所述微色條的顏色可以通過光學地感測。在本發明進一步的實施方案中，所述熱陣列包括包含至少一個熱致變色性微色條(microcolorbar)的溫度傳感機構，所述微色條的顏色可以通過光學感測，並且其中通過光學方式監測對所述至少一個熱致變色性微色條的顏色檢測，通過電-光學反饋系統來控制隨後通過所述加熱條的傳導率，其中當所需的熱致變色性微色條通過所需的閾值溫度激活時所述電-光學反饋系統停止加熱。本發明的另一實施方案涉及採用本發明製備的複合材料用作熱激活的顯示器。在本發明的一個實施方案中，所述熱激活的顯示器包括(a)熱致變色複合材料，和(b)銀+PDMS複合材料；其中所述製備的結構為熱致變色的、導電的和柔性的。在本發明的另一實施方案中，所述熱激活的顯示器包括(a)熱致變色複合材料層，其接觸(b)銀+PDMS複合層。在本發明的進一步實施方案中，所述熱激活的顯示器包含所製備的銀+PDMS結構，所述結構中嵌有導線圖案，所述圖案和顯示器預先設計的圖案對應。本發明的進一步實施方案涉及採用本發明的製備的複合材料用作熱激活的顯示器，所述顯示器嵌有多個獨立的導線圖案，所述導線圖案位於獨立像素的矩陣狀陣列中；其中，基於導線向每個單個像素供應的加熱程度，每一像素可以獨立地顯示和相鄰像素相同或不同的顏色。在本發明的一個實施方案中，熱激活的顯示器包括(a)熱致變色複合材料層，其與(b)銀+PDMS複合材料層接觸其中導線圖案嵌入在Ag+PDMS層中。在本發明的另一實施方案中，熱激活的顯示器包括銀+PDMS，其中銀/PDMS重量濃度為大約84％到大約88％。在本發明的另一實施方案中，熱激活的顯示器包括微膠囊化的熱致變色粉末作為所述熱致變色複合材料。本發明的另一實施方案涉及在熱激活的顯示器的製備方法中使用本發明製備的複合材料，包含(a)混合微膠囊化的熱致變色粉末與PDMS，顆粒濃度為20％(W/W)；(b)混合銀粉末和PDMS，其中Ag/PDMS重量濃度為約84重量％到約88重量％，以形成凝膠狀混合物，(c)將至少一種導線圖案嵌入在銀+PDMS混合物中；(d)將(a)的層施加到銀+PDMS的凝膠狀混合物中；和(e)固化所述層狀的複合材料。圖1已固化的導電複合材料和粉末的SEM照片(a)銀+PDMS(84wt％)；(b)C+PDMS(28wt％)。圖2(a)導電率隨粉末重量濃度的變化關係；(b)電導率隨溫度的變化關係。圖326wt％C+PDMS條(25×2×1mm3)和86wt％Ag+PDMS條(25×1×1mm3)在拉伸時的電導率變化。(a)和(b)對於C+PDMS和Ag+PDMS，準靜態拉伸與恢復，速率為1.5毫米/分鐘。(c)C+PDMS樣品的動態拉伸特性，峰-峰幅值為1毫米，頻率50Hz。(d)Ag+PDMS樣品的動態拉伸特性，峰-峰幅值為0.5mm，50Hz。圖4工藝流程圖，顯示採用軟光刻對導電性PDMS進行圖案化。(a)導電性PDMS的微圖案化，(b)-(d)顯示各種製備的導電圖案的SEM照片。圖5多層和三維導電性PDMS的圖案化和結合。(a)所設計的三維導線的示意圖；(b)微製造的工藝流程；(c)通過跳線將兩半逆向結合(reversebonding)成一個板；(d)測試線路，帶有LED以顯示結合的板的功能。圖6代表性的微加熱器的示意圖。三維螺線形圖案化的結構由銀微顆粒-PDMS複合材料製成。插圖微加熱器的SEM照片，線寬25微米。圖7微加熱器中心加熱部分的溫度與輸入電壓的函數曲線。兩插圖為在特定施加的電壓的熱分布的紅外照片。右幅照片中的亮點是溫度為～250℃的高溫區。圖8代表性顯示器結構的示意圖。標識狀圖案化的導線由銀微顆粒PDMS複合材料經軟光刻形成。導線圖案嵌入在熱致變色片中。右側插圖顯示了所製備的器件的頂視圖及底視圖。圖9顯示度隨施加電壓的變化關係。左邊的五條曲線對應不同幅值的階梯狀函數電壓，而右邊的那條曲線對應於電壓關閉後的情況。插圖顯示了不同顯示程度的標識圖像。由於過熱所以插圖(c)中的圖像邊緣已模糊。圖10顯示器在不同t/T比值的加熱脈衝串時的功耗。負載周期固定為50Hz。所述表給出了和不同的t/T比值相關的最佳電壓值(為了獲得精確的圖像)。實線由文本中給出的表達式計算。實方塊為測量數據。圖11顯示器的功能不受機械變形的影響。此處，顯示器包裹在柱上。(a)示出了沒有輸入信號時的顯示器薄膜；(b)示出了當施加電壓加熱脈衝串時，標識圖像被正確顯示。圖12PDMS微反應晶片的三維層狀結構的示意圖。熱致變色色條和微加熱器位於下層上，而用於化學反應的微流體通道位於上層上。左下方插圖為熱致變色色條的放大視圖，右上插圖為製備的器件的圖像。圖13光-電溫度傳感和控制過程的圖。當結合經校正的控制信號的計算機存貯時，該過程能夠在微流體器件中得到準確的局部溫度控制。該過程經由圖中右上部所示控制箱來操作。圖14在包括硫代硫酸鈉和鹽酸的微反應中進行溫度控制。左邊顯示了熱致變色色條上的設置目標溫度。相應的反應示於右邊。在此，反應產物(硫)使得所述循環清晰可見。圖15(a)通過系統產生的方波觸發脈衝信號來控制微加熱器。(b)CdS輸出電壓(通過圖中下部的藍線擬合)和預測的溫度變化(紅線)並置。圖中上部為相應的觸發電壓脈衝串。系統延遲時間為～0.7秒。具體實施例方式本發明涉及彈性的生物兼容的功能性微結構的合成，其中所述設計的電功能由混合PDMS凝膠與導電性納米至微米尺寸的顆粒而得，其中固體顆粒的臨界體積分數經選擇以保證良好的導電性、可靠的機械性能和理想的熱性能。通過使用這種複合材料，發展了通過軟光刻來構建平面和三維微結構的方法。應用，例如電極、導電條、用於電線連接的二維和三維微結構、微加熱器、微加熱器陣列、柔性熱致變色顯示器以及微流體器件中的應用都得到了證實，所有這些應用中都證實了在保持功能的同時具有彈性柔性和防摔特點。所獲得的結果對於將這種複合材料用於微製造，特別是生物晶片，而言具有廣闊前景。本專利中所用術語「基於PDMS的導電複合材料」是指複合化學結構，其包含至少一種導電顆粒組分，所述導電顆粒組分將導電性賦予所述整個結構的部分或全部。術語「導電顆粒組分」是指導電性的納米尺寸或微米尺寸顆粒組分。在一些實施方案中，該顆粒組分選自銀粉末或碳黑。本領域技術人員公知的其他導電顆粒組分也可以被用於製作基於PDMS的導電複合材料。文中所用術語「機械彈性和柔性的」是指基於PDMS的導電複合材料在承受輕度至中等的機械應力時彎曲而不發生所述結構的基本永久變形或不損害所述結構的導電率的能力。輕度至中等機械應力包括把薄的層狀結構包裹或施加在彎曲或不規則形狀表面上，或是用手指使結構彎曲以和框架或支架共形。文中所用術語「防摔」指基於PDMS的導電複合材料以及基本上由基於PDMS的導電複合材料製成的結構，當受到由於突然的碰撞比如例如碰到支撐體上或者落到硬的表面引起的機械應力時，該結構及其導電性能抵抗破裂或斷裂的能力。文中所用術語「熱致變色色條」指在至少一個局部區域含有響應溫度改變顏色的熱致變色化學組合物的器件或組合物。一般而言，該隨溫度改變的顏色可以通過光學方式感測。例如，顏色能被光電探測器比如人眼、照相軟片、CCD相機等感測。熱致變色色條可以包含單種位於局部的熱致變色化學組合物，所述熱致變色化學組合物隨溫度在寬的色譜上顏色變化。或者，熱致變色色條可包含兩種或更多種位於局部的熱致變色化學組合物，其中每種位於局部的熱致變色化學組合物響應窄範圍的溫度而改變顏色，且其中一系列的這種位於局部的組合物可以經設置以傳感更寬範圍溫度的變化。合成基於PDMS的導電複合材料本發明涉及複合材料，此複合材料由混合導電納米至微米顆粒和PDMS膠體而得，其中固體顆粒的臨界體積分數經選擇以保證良好的導電性、可靠的機械性能和理想的熱性能。在一個實施方案中，這種導電複合材料包含選自銀(Ag)顆粒或碳黑(C)顆粒的導電性納米至微米尺寸顆粒，其中這些顆粒與PDMS混合形成適於微製造的導電性複合材料Ag+PDMS和C+PDMS。所述合成過程包括以設計的濃度混合銀粉或碳黑和PDMS膠體。在本發明的一個實施方案中，Ag/PDMS重量濃度範圍是大約83％Ag到大約90％銀。在進一步的實施方案中，Ag/PDMS重量濃度範圍是大約84％到87％。在另一實施方案中，碳黑(C)/PDMS重量濃度範圍是碳大約10％C到大約30％C。在進一步的實施方案中，C/PDMS重量濃度範圍是大約15％C到27％C。在另一實施方案中，銀或碳黑顆粒的尺寸分別為大約1-2微米(銀)和大約30至100納米(碳黑)，這可以從圖1(a)和1(b)的插圖看出。在優選實施方案中，碳黑顆粒的直徑範圍為大約20-30納米。圖1顯示了固化了的複合材料的橫切面的SEM電子顯微鏡照片，其中，固體顆粒彼此接觸並均勻分布在PDMS中。銀顆粒和碳黑顆粒易與PDMS凝膠混合，這可能是由於它們具有合意的潤溼性質。基於PDMS的導電複合材料的表徵複合材料的兩種實例的導電率示於圖2(a)中，是導電顆粒濃度的函數。Ag+PDMS複合材料中，開始具有良好導電率的閾值濃度為大約83wt％Ag。超過該閾值之後，電導率σ快速增加。C+PDMS複合材料具有類似的行為，但是閾值濃度值小得多(～10wt％C)，並且導電率也小得多(在有些情形中，是Ag+PDMS複合材料的電導率的五個量級小)。後者實際例如對於製造微加熱器是有利地，但是對於哪些需要良好導電性的應用不合適。應該指出的是，當固體導電相的濃度過高時，由於機械特性不再與PDMS的相似，所以複合材料難以加工。所以，對基於PDMS的導電複合材料而言，最優濃度非常關鍵。固化良好了的複合材料的電阻率隨溫度T的變化而變，由圖2(b)所示。在溫度區域25℃至150℃，C+PDMS的電阻率隨溫度的升高而增大；而Ag+PDMS的電阻率在大約120℃出現一個峰值，並在該溫度以上降低。因為這些特徵具有可靠的重現性，所以電阻率的這種溫度變化使得能夠通過採用基於PDMS的導電複合材料及其獨特的熱特徵來設計和製造熱傳感器。我們研究了基於PDMS的導電複合材料在變形加工下的機械可靠性。在一個實例中，為了測量所述兩種複合材料在變形加工下的機械可靠性，準備了C+PDMS(26wt％碳)和Ag+PDMS(86wt％銀)的兩個25×2×1mm3條，用於在拉制系統(MTS，AllianceRT/S)上進行實驗。通過以恆定速率1.5毫米/分鐘拉伸樣品和恢復，監測導電率隨應變的變化。兩個樣品的結果示於圖3(a)和3(b)。注意到兩個樣品的電導率都隨著應變增加而單調增大。樣品的這種電導率隨應變變化的原因可歸因為導電顆粒相互接觸的變化，也即，當樣品拉伸時，納米碳黑顆粒或銀微米顆粒有更好的機會來彼此接觸，反之亦然。當應變釋放後，C+PDMS樣品的導電率恢復到原來的數值，僅有很小的變化。但是，和C+PDMS樣品相比，Ag+PDMS的弛豫特性非常慢。顯示出Ag+PDMS會需要多於1小時以回到初始的狀態。通過改變拉伸-恢復循環的頻率，樣品的動態特性也進行了確定。這是通過將樣品的一端安裝到靜態平臺上而將另一端固定到機械振動臂上來進行的。當振動頻率為50Hz時，峰-峰幅值為～1毫米，如圖3(c)。應該注意到，由圖3(c)可見的波形即使在200Hz時也保持為可分辨的，這意味著這種複合材料可潛在地被用作壓力傳感器來檢測微腔室或者微管道中的動態壓力變化，例如，通過採用嵌有導線的薄PDMS膜件，可以很容易檢測小的壓力變化。Ag+PDMS樣品顯示出相似的動態機械特性，如圖3(d)所示。平面微結構的製造圖4(a)示出了將一層導電複合材料嵌入PDMS彈性體中的程序的一個實例。採用標準的光刻技術將一厚層光刻膠，例如AZ4620圖案化到玻璃襯底上。這是為了形成模具以使所述導電複合材料圖案化。各種本領域技術人員公知的其它光刻膠和/或平版印刷技術也可採用。在烘烤之後，模具採用脫模劑處理，所述脫模劑例如十三氟-1，2，2，2-四氫辛基-1-三氯矽烷。也可以採用本領域技術人員公知的各種其它脫模劑或技術。通過將PDMS(例如DowCorning184)與碳黑粉末(如VulcanXC72-R，Cabot，IncUSA)或銀片(例如1.2-2.2微米，UnistBusinessCorp.(上海))以不同濃度混合形成C+PDMS膠體或者Ag+PDMS膠體，來合成所述導電複合材料。也可以採用本領域技術人員公知的各種其它PDMS組合物和導電顆粒。然後將所述膠體塗抹在所述模具上。所述膠體的不需要部分優選從模具表面清除(例如採用刮刀)，以確定只有清晰的圖案留在所述模具中。所述膠體然後例如通過烘烤而固化成固體。例如在60攝氏度烘烤1小時後，膠體固化成固體。隨後，光刻膠從模具襯底上去除。例如，光刻膠AZ4620可以通過如下程序去除把整個模具襯底浸入溶劑如丙酮中，然後浸入乙醇，再用去離子水清洗。在烘烤之後，在所述襯底上應該只留下基於PDMS的導電複合材料，如圖4(a)的步驟3所示。所述導電性微圖案整合或嵌入到PDMS本體層中是可以通過將PDMS膠體傾倒於襯底之上(其中所需的微結構浸沒在PDMS中)來實現的。在旋轉以確保所述層的均勻之後，具有嵌入的導電微結構的PDMS片可以容易地從所述襯底上揭下(如圖4(a)的步驟4所示)。利用本方法使得所製備的微結構和本體PDMS之間具有優異的結合。經過加熱例如在150℃的退火(見圖4(a)的最後步驟5)之後，所製備的樣品未發現脫開或開裂現象。圖4(b)給出了用Ag+PDMS複合材料所製成的具有不同圖案的樣品的SEM照片。在這些樣品中，圖案的尺寸可以為數十微米到數百微米，顯示了這種方法能夠微製造具有不同尺寸並且在微尺寸細節上具有經設計的變化的導電器件。三維布線電信號的三維連接是集成式微晶片中的重要問題，比如，在不同層間傳輸電信號，在多層式晶片的層內部件和層外部件之間進行通訊。包含本發明的基於PDMS導電複合材料的結構也可以通過允許電信號連接的集成式電路和/或結構來製造。例如，對於圖5(a)中所示的微結構，製備方法可由圖5(b)所示的兩掩模方法描述，其中，薄層(例如8微米厚)光刻膠首先採用第一掩模實現圖案化。在經過顯影后，剩餘的光刻膠結構進行烘烤，例如在150℃烘烤30分鐘，以使光刻膠在下一顯影過程中失活。然後，塗上厚層光刻膠(例如，在本實例中為20微米)，並經圖案化以在模具襯底上產生「n」型腔室。Ag+PDMS或C+PDMS混合物然後倒入所述腔室中。在所述兩層PR例如用丙酮溶解大約30分鐘並經例如乙醇和去離子水清洗之後，將矽烷蒸鍍到所述樣品上。然後，將純的PDMS混合物倒在所述模具上，將樣品置於真空中如20分鐘，以確保所有腔室均填充PDMS。在固化後，具有導電圖案的所述PDMS片可以從襯底上揭下，圖案如圖5(b)的最後一塊所示。利用氧等離子處理，將圖5(c)所示的兩個半片在顯微鏡下面對面對準並結合在一起。所得到的三維微結構可見於圖5(c)最右邊的塊。對此結構而言，電信號可沿X或Y方向獨立傳輸而不會有串擾。圖5(d)是用於上述試樣的示意性測試方法的實例。該試驗測試了圖5(d)所示的具有不同電子部件的電路連接的功能。一個LED連接到每條線上，從這些LED發射的光由Labview程序分別控制。因為Ag+PDMS複合材料具有彈性和良好的柔性，因此插入的金屬管腳可以非常緊密地連接到導電複合材料的貼片上，因此，這種電連接非常穩定。測試結果顯示這種三維微結構布線可被用於將位於不同層上的電子部件緊湊地連接。因為整個結構是具有彈性的柔性，該結構的所有電功能不會受到跌落比如偶然從桌上掉落或其它意外的影響。微加熱器的製造和表徵基於PDMS的導電複合材料也可用於製造微加熱器。圖6示出了採用基於PDMS的導電複合材料的實例，其中示出了微加熱器的示意圖和SEM照片(插圖)。螺旋圖案的微加熱器被密封和支撐在PDMS基座上，並從該表面向上突出。由於所述複合材料是導電的，所以當這兩個向外伸出的線與正負電壓連接時，有電流產生，並因此有熱量產生。在實例中，採用寬度為25微米到100微米的各種模具製作導電條。所述實例中所有加熱條的高度為14.4微米，但是可以採用其它高度。從圖6的插圖可見，實例中加熱器條的寬度為～25微米(為得到SEM照片，所述微加熱器未用PDMS層密封)並且在該實例中微加熱器的尺寸為大約200×200μm2。另外，由於複合材料和基座材料(PDMS)是具有良好柔性的橡膠狀，所以測試結果顯示此微加熱器即使在整個晶片被輕微彎曲時亦可操作。為驗證這些實例中微加熱器的加熱能力，採用紅外(IR)相機(FLIRSystem商標，型號PrismDS)檢測熱圖像和局部溫度。紅外相機置於微加熱器正上方，以記錄當微加熱器被施加不同電壓時的熱特性。通過採用該紅外感測技術，不但得到準確的溫度讀數，而且得到了整個熱分布圖案。通過將該IR相機聚焦到微加熱器的中心螺旋範圍上，確定了溫度與施加電壓之間的關係。圖7給出了具有～75微米寬條的加熱器的測試結果，從中可以看出，隨著施加電壓的增加，溫度由環境溫度單調上升。這種關係可以通過指數曲線很好地擬合。當施加的電壓為2.5V時，最高溫度達到約250℃。插圖中示出在不同電壓時獲取的該微加熱器的兩幅實際的紅外圖像。左圖中，加熱分布為長方形，具有寬的熱溫度，右圖中可觀察到局部化的加熱分布(亮點面積為～400×400μm2)，在該處微加熱器溫度升至250℃。這些熱分布圖片顯示受熱區域遠大於微加熱器尺寸，並且低溫度區和高溫區相比延伸超出該加熱器更遠，而這正是通過熱傳導造成的。高溫區的面積相對較小，表明此微發熱器可用於樣品退火或者局部進行反應，例如在生物晶片和微型化學反應器上進行的反應。柔性熱致變色顯示器的製造和表徵使用本發明的基於PDMS的導電複合材料的另一實例是用於柔性顯示設備。利用本發明的基於PDMS的導電複合材料所製造的柔性顯示設備可以具有源自重量輕、便攜性改善和/或耐用性提高的進一步優點。[11，12]很多柔性顯示設備都是基於液晶與聚合結構的組合。比如，使用以單像素形式封裝在彈性體襯底[13]中或者場誘導聚合物結構[14]中的液晶，可以製備具有高柔性的顯示器。為了驅動這些顯示器，導線/導電圖案是傳送控制信號所不可缺少的。最近，超低功率的有機線路已經實現。[15]據報告，導電線路可以使用電和光平板印刷術[16，17]製造，也可用導電組合物的直接噴墨列印技術[18，19]製造。本發明的一些實施方案提供了利用由熱致變色複合材料及嵌入的導電布線圖案製成的膜來設計和製造熱激活的顯示器。熱致變色粉末是光學性質(比如顏色)可以通過以可逆可重複方式改變溫度來調節的材料。該類材料的製備主要結合可逆熱致變色效應進行了研究[20-22]。由於準確的、迅速的穩定的性質，[23]這種材料可以被廣泛應用於從智能窗戶、顏色過濾器及溫度傳感器的應用範圍上[24，25]。在我們的熱顯示器中，聚二甲基矽氧烷(PDMS)起到重要作用，這主要是由於它對熱致變色納米顆粒和銀粉末具有理想的浸潤特性。因此，熱致變色性的或者導電性的聚合物膠體能很容易地被製備[26]。本發明的顯示器基於兩種材料的使用(a)熱致變色聚合物和(b)在這個說明書中描述的導電顆粒+PDMS導電複合材料。本領域技術人員公知的各種熱致變色聚合物可以被用來製造該顯示器。在一個實施方案中，可以採用微膠囊化的熱致變色粉末(例如，直徑為3-7微米，LIjinkejiCo.Ltd)，其在環境溫度時是例如深綠色，而在例如高於60攝氏度時成為白色。當該粉末與PDMS例如PDMS2025(DowConing184)以顆粒濃度比如為20％(重量比)混合併充分研磨時，形成深綠色的液體狀複合材料。為了製備導電複合材料，採用例如微米尺寸的銀粉末(1.2-2.2微米)並以比如86.3％(重量比)的銀重量濃度與PDMS混合。經過劇烈攪拌後，複合材料形成膠體狀的軟混合體。利用軟光刻技術，該導電複合材料提供了例如微導電布線容易圖案化以及電路容易集成的優點。當該熱致變色複合材料在設計的圖案上以400rpm的速度旋轉18秒並在短暫烘烤之後固化時，形成例如厚度為150微米的熱致變色顯示器。由於該PDMS基質，該熱致變色性的導電複合材料表現出具有優異柔性的聚合物性質。導電圖案成形方面的容易性使得本發明顯示器設備在設計上具有很大優勢。圖8是三維圖片，示出了顯示單元的示例結構。它的是單層熱致變色片，其中嵌入了標識形狀的導線圖案。當電壓施加到這兩個伸出的電極時，所產生的電流將對位於導線正上方的熱致變色層產生局部化的加熱[27]。一旦該局部溫度升高到例如60攝氏度或者以上，熱致變色層的顏色立刻改變，例如，從深綠色轉變為白色，從而顯示出該標識的白色可見圖像。由於該熱致變色複合材料的平均熱擴散係數非常小，例如大約2.4×10-3cm2s-1，控制良好的局部化的溫度會保持該標誌邊緣清晰，而不會由於熱傳導而變得模糊。為了保證準確簡單的控制，本實例的導電圖案被設計成串聯電路，以確保相同電流通過整個路徑。該圖案的局部電導可以通過改變導電線路的寬度進行預先設計用於產生熱量的線路通常需要更高的電阻，因而被設計成例如100微米的寬度；用於電傳導的其它線路更寬(例如，300微米)，從而降低電阻。圖8的右上插圖是22毫米寬的正方形實例顯示器的頂視圖。該熱致變色材料完全蓋住了導電圖案，並顯示出均勻的深綠色著色。導電線路在底視圖中是可見的，這在右下方的插圖中所示。該顯示器性能的重要特徵是對施加電壓的響應時間。在環境溫度例如20.4攝氏度在電阻為80歐姆的測試樣品中進行了實驗。採用電荷耦合器件照相機來記錄當薄熱致變色膜承受階梯函數DC電壓時的圖像變化。圖像以時間順序排列，對於本示例顯示器而言使標識最完整和準確的圖像被記錄並顯示在圖9的插圖(b)中。這個圖像隨後被定義為百分之百顯示度(displaydegree)(最清晰)。對於這些實驗而言，圖像的顯示度通過使用市售軟體(photoshop)來確定。圖9中繪製了在不同電壓下圖像的顯示度隨時間的變化關係。在兩種情況下，如插圖(a)和(c)中所示，也顯示出了相應的圖像。它們顯然比插圖(b)中所示的要差。圖9左邊的圖片示出了在該實例中施加電壓後圖像顯示的速度。可以看到，隨著電壓從6伏增加到14伏，響應時間明顯降低。在固定電壓時，顯示度隨時間增加。當電壓高於8伏時，所述膜能夠在大約2秒以內獲得清晰圖像。如圖9右方的插圖(c)所示，持續時間的增加或者施加電壓的增加，都導致顯示器可能過熱而導致模糊的圖像。為了克服過熱的問題，例如，採用了具有固定負載循環的周期性方波脈衝串。這可以避免過熱，保持理想的清晰圖案，還可以減低能量的消耗。為了最優化方波脈衝持續時間t和電壓V，我們進行了一系列脈衝周期T固定在20毫秒的實驗。圖10中的列表提供了在不同的t/T比值(從5％到50％)下電壓的最佳值(為了得到最好的圖像)。顯然隨著t/T的降低，最佳電壓值單調增加。作為t/T函數的能量損耗也可以計算。例如，當銀-PDMS導電複合材料的電阻率從22攝氏度到60攝氏度增加了70％時[28]，導電圖案的電阻在顯示模式時為136歐姆。能耗W因此例如通過W＝(V2×(t/T))/R給出，在圖10中用實線繪製，其中所用的V值是針對最佳圖像的。實方塊是測量值。可見很好的一致性。這些結果顯示，能量可以在t/T約40％時降低到最小值0.13w。當t/T值超過該最佳點時，能耗迅速增加。所以，最低的能耗是脈衝持續時間與加載電壓之間競爭的結果。當t/T的降低有利於減少能量時，最佳V值的一致性增加會通過V2的關係抵銷這種減少。基於上述結果，在一個實施方案中，周期性方波脈衝序列的施加不僅解決過熱問題而且降低能量消耗。基於PDMS的熱致變色材料和導電複合材料的機械性質賦予了該熱致變色顯示器高度的柔性。膜的厚度例如是大約150微米，使得該膜可以隨意彎曲、摺疊和扭轉，同時保持正常顯示功能。圖11(a)是顯示器包裹在柱上的實例。一旦施加了電壓，標識圖像快速顯示，如圖11(b)中所示。由於具有如此的機械柔性，本發明的薄膜熱致變色顯示器可以容易地適應各種應用環境。基於製備的簡易性和簡單的層次結構，熱致變色顯示器可以具有降低顯示器單元成本的優點。加熱脈衝控制方案也能夠提供更低的能耗，並且重量輕和機械柔性可以提供另外的便攜性、方便性和耐用性。利用矩陣狀的熱像素，例如，可以通過數字控制產生可編程的圖像。微流體反應系統的製造和表徵另外一個使用本發明的基於PDMS導電複合材料的實例是用於微流體反應系統。使用本發明的基於PDMS的導電複合材料製造的柔性顯示器設備可以提供質量更輕、便攜性改善和/或耐久性提高的進一步優點。在本發明中使用的術語「微流體晶片」與「微流體反應系統」是可以互換的，是指便利地支持規模小至數納升甚至更小的化學和/或生物樣品的分離和/或分析的器件。一般來講，這些晶片由數個微通道形成，所述微通道可以連接到含有流體材料的各種儲器上。流體材料可以通過電動力、泵和/或其他驅動機構在整個晶片中在這些微通道中驅動或移位。這些微流體器件可以使用Micro-Electromechanical-Systems(MEMS)元件例如，化學傳感器、生物傳感器、微型閥門、微型泵、微加熱器、微壓力變換器、微流量傳感器、用於DNA、RNA和/或蛋白質分析的微電泳柱、微熱交換器、微晶片化學實驗室等等。這些微流體器件可以方便地將流體樣品在形成於單一晶片上的集成系統中進行混合、分離和/或分析。本發明中使用的術語「生物晶片」是指主要用來分離和/或分析生物樣品的「微流體晶片」。溫度是能夠影響很多材料性質的基本環境參數。現在有各種類型的溫度傳感器，如測量高溫的光纖傳感器[29]、有機薄膜電晶體傳感器[30]等等。最近對微流體晶片在化學功能和生物功能方面的關注集中在對這些系統中的溫度控制上，這是因為在微反應和生物過程中，例如有關DNA測序和細胞生物學應用方面的實驗中，熱檢測和控制很重要[32]。在微晶片中，鉑薄膜通常用作溫度傳感器[33]。有報導稱使用螢光顆粒作為傳感器的熱顯微掃描也被使用[34]。在另一方法中，紅外照相機也常常被用於不僅通過圖像來獲得表面溫度分布[35]，而且構成用於溫度控制的反饋系統[36]。為了這些目的，已經研製了低成本的紅外傳感器[37]。由於製備簡單、生物相容性和其他的優點，聚二甲基矽氧烷(PDMS)被視為微晶片製備的主要基底材料[38]。但是，由於它與金屬材料弱的結合性質，難以在軟光刻製備方法中在PDMS晶片中植入微溫度傳感器。另外，由於該材料會屏蔽來自IR照相機的信號，所以難以非接觸式感測所述微晶片內部的局部溫度。為了解決上述問題，在本發明中給出了熱致變色微色條的設計和製備，其提供了能夠通過光學感測的位於微流體晶片內部的局域溫度指示器。和本發明的嵌入的基於PDMS/銀顆粒的微加熱器以及光學傳感器一起[39]，另一實施方案證實可以通過反饋電子系統對微流體晶片的局部熱性質進行容易地監測和控制。為了顯示本發明方法的功能，設計了例如如圖12所示的用於公知化學反應實驗的微流體晶片。右上插圖是示例微流體晶片的圖像的頂視圖，其32毫米長，10毫米寬。位於下層的色條由例如六種不同的條構成，每個條都是由純PDMS和熱致變色顆粒(例如，3～7微米直徑，LijinkejiCo.，Ltd)的特定混合物製成[39]。這6個條的每一個的顏色轉變溫度按照順序和溫度範圍(例如，30攝氏度到60攝氏度)排列。例如，當溫度超過特定值時，相應的色條從其起始顏色變到不同的顏色，比如白色。每一個色條都可以和用來指示其顏色轉變溫度的圓圈(用於光學傳感，參見下面)、箭頭和數字相關，如圖12所示。色條的對比對比度變化對於溫度的變化非常敏感，所述溫度可以由通過熱電偶溫度控制系統精確控制的熱臺進行校準。起始預定電阻為例如69歐姆的微加熱器(例如，利用銀-PDMS複合材料合成)也被嵌入在該層中以在預先指定的區域中產生熱量。該微加熱器的製備方法的示例如上所述，並且也可以參見我們以前的工作[40]。微流體通道，例如寬度為200微米深度為100微米，位於上微晶片層中。這些通道可以具有三個功能區加熱區、溫度檢測區和/或反應迴路(reactionloop)。在一個實施方案中，加熱區域有兩個對稱的Z字形的通道，用於當兩種不同的化學物(藍色A和紅色B)被注入到晶片中時加熱化學溶液。當這兩種被加熱的流體流過溫度檢測區時，溶液溫度導致色條(其和微流體通道接觸)顏色變化(見圖12中的左下插圖)，並且在該過程中它的溫度變得明顯。在流過溫度檢測區之後，這兩種兩種化學溶液在例如反應迴路中混合，從而引發在該所需溫度的化學反應。在另一實施方案中，為了精確控制微流體晶片中的局部溫度，設計和構造了針對微加熱器的溫度檢測和反饋控制系統，示例參見圖13中的流程圖。顏色檢測器被置於緊鄰所述晶片以監測色條區域。在一個實施方案中，和電荷耦合器件(CCD)照相機連接的顯微鏡放置在晶片正上方以監視色條區域。當色條在不同溫度改變其對比度時，它們的顏色圖像就被顏色檢測器例如CCD照相機檢測和顯示並顯示到監測器上。在一個實施方案中，光電導單元傳感器(例如，(CdS)(NORP12，SilonexInc))會將檢測到的圖像對比度(由上面提到的標準溫度控制系統校準)轉化成數字電信號，輸入到反饋系統中，例如圖13中所示。本領域技術人員也知道其它各種光電導單元傳感器可以和本文所述的反饋系統一起使用。因此，例如，如果微流體溫度設置在35攝氏度，那麼傳感器(例如，CdS傳感器)將經配置以聚焦在相關色條的圓形區域上，指明傳感器感應區。例如，CdS傳感器對於圖像對比度敏感；例如，感應區亮時，CdS電導率高；當該區域變暗時，導電率降低。因此，傳感器從感應區檢測顏色亮度，以便確定微加熱器的開/關狀態。這是操作放大器來實現的，所述放大器將來自傳感器的信號放大並將其送至功能比較器(例如，圖13中的紅色路徑)。該功能比較器決定電源的輸出狀態。如果接收到代表感應區中暗色的信號(溫度低於設定溫度)，那麼比較器將產生觸發信號以打開微加熱器的電源，從而增加溫度。當感應區的溫度達到設定溫度值時，相應的色條將變成例如白色，比較器將切斷來自驅動器的電壓輸出。以此方式，反饋系統調節微流體的溫度。在所需設定溫度應該保持長時間的情況下，模擬控制信號可以轉換成數字形式並儲存在隨機存取存儲器中。信號選擇器然後從反饋迴路斷開，反而在逆向數字至模擬轉換之後從CPU接收控制信號。以此方式，光-電反饋控制迴路會僅僅用於初始的校準目的，隨後的溫度控制獨立於顯微鏡和CCD照相機。進行化學反應實驗來測試熱致變色色條和系統的相關溫度控制方面的功能。將濃度分別為3摩爾每升的硫代硫酸鈉和6摩爾每升的鹽酸的液體溶液以0.02ml/m的速度由注射泵注入微通道中。當兩種化學溶液混合在一起時，反應發生，硫(黃色)變得可見。這樣，在圖14的右邊，反應迴路的可見區指示還沒有反應的化學溶液，然而清晰可見的區域指示存在硫。觀察到反應的強度隨著試劑溫度增加而增加，更多的硫在迴路通道中變得可見。當CdS傳感器設置在30攝氏度的色條上時，反應基本沒有進行，僅僅在最後兩個迴路中形成了硫顆粒，如圖14(a)的右邊可以看到。但是當溫度設置到45攝氏度時，反應加速，在第一迴路之後硫變得可見。當溫度設置到60攝氏度時，觀察到相似的情況，由此反應進行得非常快，幾乎在混合後立刻可以看到大的硫顆粒。左邊的圖像顯示出，只要指定的色條達到設定溫度，那麼，即使非常微小的對比度變化也能立即被傳感器檢測到並產生相應的輸出信號至控制系統以精確地維持加熱器的狀態。不同的反應結果證實了我們的控制系統將微反應中的溫度調至所需範圍的能力。為了定量驗證溫度的控制，採用示波器來記錄至微加熱器的同步信號和來自CdS傳感器的電壓輸出。圖15(a)顯示的是溫度被設置在40，45和60攝氏度時驅動微加熱器的方波串。可以看到，在固定的脈衝幅值時，微加熱器的更高設定溫度要求更長的脈衝持續時間，以及略微增加的負載循環。在圖15(b)中，將設定溫度為45攝氏度的CdS電壓輸出(下面)(通過深蘭色線擬合後)和相應的觸發脈衝(上方)進行比較。隨著色條的溫度升高和對比度變輕，傳感器電阻降低，從而降低電壓輸出。因此，通過將藍線所示的CdS傳感器的輸出電壓反轉，得到了溫度變化趨勢(紅色線表示)。可以看到，一旦達到在A點處的所需溫度45攝氏度，觸發脈衝(上面)關閉，但是溫度依然會繼續上升到峰值B，然後再次降回點C處的45攝氏度。當至加熱器的觸發脈衝在下一個脈衝處打開時，加熱器會有一個延遲來加熱流體；因此，溫度降到D點，然後再次升溫到E點。可以看到，來自CdS傳感器的電壓是很小的值，響應時間測量為～0.7秒。因此，由於系統的所述響應時間，溫度可以保持穩定，而僅有小的波動。基於對本聲明的詳細描述並參考其實施方案，顯然在不偏離所附權利要求中定義的本發明範圍的情況下，修改和變化是可能的，包括增加要素或者一個或多個要素的重新排列或組合。因此，本發明並不局限於本文所示的實施方案，而是限於根據和本文公開的原理和新特徵保持一致的最寬範圍。參考文獻美國專利7,125,510HuangZhili，Microstructurefabricationandmicrosystemintegration，October24，2006.6,692,680Lee；Jeong-Bongetal.，Reproductionofmicromoldinserts，February17，20046,679,471Domeier；LindaA.etal.，Castableplasticmoldwithelectroplatablebase，January20，2004.6,323,659Krahn；JohnRaymond，Materialforimprovedsensitivityofstrayfieldelectrodes，November27，2001.論文[1]C.C.Lee，etal.Science，310，1793(2005).[2]M.A.Unger，H.P.Chou，T.Thorsen，A.SchererandS.R.Quake，Science288，113(2000).[3]K.A.Shaikh，etal.P.Natl.Acad.Sci.USA.，102，9745(2005).[4]Y.N.XiaandG.M.Whitesides，Annu.Rev.Materi.Sci.，28153，(1998)[5]J.C.McDonald，G.M.Whitesides，AccountsChem.Res.，35(7)491(2002).[6]T.Vilkner，D.Janasek，andA.Manz，Anal.Chem.，76，3373(2004).[7]A.A.Darhuber，J.P.Valentino，J.M.Davis，S.M.Troian，andS.Wagner，Appl.Phys.Lett.，82，657(2003).[8]A.J.Gawron，R.S.MartinandS.M.Lunte，Electropphoresis，22，242(2001).[9]K.J.Lee，K.A.Tosser，R.G.Nuzzo，Adv.Funct.Mater.，15(4)，557(2005).[10]K.S.Lim，W.J.Chang，Y.M.KooandR.Bashir，LabonaChip，6，578(2006).[11]R.A.Street，W.S.Wong，S.E.Ready，M.L.Chabinyc，A.C.Arias，S.Limb，A.Salleo，andR.Lujan，Mater.Today9，32(2006).[12]L.Zhou，A.Wanga，S.C.Wu，J.Sun，S.Park，andT.N.Jackson，Appl.Phys.Lett.88，083502(2006).[13]Y.T.Kim，J.H.Hong，T.Y.Yoon，andS.D.Lee，Appl.Phys.Lett.88，263501(2006).[14]E.A.Büyüktanir，N.Gheorghiu，J.L.West，M.Mitrokhin，B.Holter，andA.Glushchenko，Appl.Phys.Lett.89，031101(2006).[15]C.Balocco，L.A.Majewski，andA.M.Song，Org.Electron.7，500(2006).[16]H.Klauk，U.Zschieschang，J.Pflaum，andM.Halik，Nature(London)445，745(2007).[17]W.Shen，Y.Chen，andQ.Pei，Appl.Phys.Lett.87，124106(2005).[18]D.Kim，S.Jeong，B.K.Park，andJ.Moon，Appl.Phys.Lett.89，264101(2006).[19]J.M.Leger，A.L.Holt，andS.A.Carter，Appl.Phys.Lett.88，111901(2006).[20]Y.Noguchi，T.Sekitani，andT.Someya，Appl.Phys.Lett.89，253507(2006).[21]M.Seredyuk，A.B.Gaspar，V.Ksenofontov，S.Reiman，Y.Galyametdinov，W.Haase，E.Rentschler，andP.Gütlich，Chem.Mater.18，2513(2006).[22]A.Seeboth，J.Kriwanek，andR.Vetter，Adv.Mater.(Weinheim，Ger.)12，1424(2000).[23]C.R.Smith，D.R.Sabatino，andT.J.Praisner，Exp.Fluids30130(2001).[24]A.Mills，andA.Lepre，Analyst(Cambridge，U.K.)124，685(1999).[25]M.G.BaronandM.Elie，Sens.ActuatorsB90271(2003).[26]Y.N.XiaandG.M.Whitesides，Annu.Rev.Mater.Sci.28，153(1998).[27]L.Liu，S.Peng，X.Niu，andW.Wen，Appl.Phys.Lett.89，223521(2006).[28]X.Niu，S.Peng，L.Liu，W.Wen，andP.Sheng，Adv.Mater.(Weinheim，Ger.)(inpress).[29]E.Li，X.Wang，andC.Zhaug，Appl.Phys.Lett.89，091119(2006).[30]S.Jung，T.Ji，andV.K.Varadan，Appl.Phys.Lett.90，062105(2007).[31]A.J.deMello，Nature(London)442，394(2006).[32]M.S.Jaeger，T.Mueller，andT.Schnelle，J.Phys.D40，95(2007).[33]W.H.SongandJ.Lichtenberg，J.Micromech.Microeng.15，1425(2005).[34]L.Aigouy，G.Tessier，M.Mortier，andB.Charlot，Appl.Phys.Lett.87，184105(2005).[35]A.W.JacksonandA.C.Gossard，J.Cryst.Growth301，105(2007).[36]M.G.Roper，C.J.Easley，L.A.Legendre，J.A.C.Humphrey，andJ.P.Landers，Anal.Chem.79，1294(2007).[37]F.TsowandN.Tao，Appl.Phys.Lett.90，174102(2007).[38]K.H.Jeong，J.Kim，andL.P.Lee，Science312，557(2006).[39]L.Liu，S.Peng，W.Wen，andP.Sheng，Appl.Phys.Lett.90，213508(2007).[40]L.Liu，S.Peng，andW.Wen，Appl.Phys.Lett.89，223521(2006).權利要求1.製備的平面結構、三維結構或其組合，包含至少一種基於PDMS的導電複合材料，其中所述結構提供導電性並且具有機械彈性和柔性；其中所述至少一種基於PDMS的導電複合材料包含(a)Ag+PDMS；(b)碳黑(C)+PDMS；或者(c)其組合。2.根據權利要求1的製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述至少一種基於PDMS的導電複合材料包含Ag+PDMS，其中Ag/PDMS重量濃度範圍是大約83％Ag-大約90％Ag。3.根據權利要求2的製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述至少一種基於PDMS的導電複合材料包含Ag+PDMS，其中Ag/PDMS重量濃度範圍是大約84％Ag-大約87％Ag。4.根據權利要求1的製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述至少一種基於PDMS的導電複合材料包含C+PDMS，其中碳黑(C)/PDMS重量濃度範圍是大約10％C-大約30％C。5.根據權利要求1的製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述至少一種基於PDMS的導電複合材料包含C+PDMS，其中碳黑(C)/PDMS重量濃度範圍是大約15％C-27％C。6.根據權利要求1的製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述至少一種基於PDMS的導電複合材料包含Ag+PDMS，其中Ag顆粒的平均尺寸範圍是大約1.0微米-2.2微米。7.根據權利要求1的製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述至少一種基於PDMS的導電複合材料包含C+PDMS，其中碳黑顆粒的平均尺寸範圍是大約30納米-100納米。8.根據權利要求1的製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述製備的結構是棒陣列、多層布線共結或者跨接橋，包含所述導電性並且具有機械彈性和柔性。9.根據權利要求1的製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述製備的結構包含至少一種最小尺寸為10微米的導電布線結構。10.根據權利要求1的製備的平面結構、三維結構或其組合，其中所述製備的結構是防摔的。11.微加熱器或者包含微加熱器的器件，包含根據權利要求1的所述製備的結構。12.根據權利要求11的微加熱器或者包含微加熱器的器件，包括寬度或長度為至少25微米的加熱條。13.根據權利要求11的微加熱器或者包含微加熱器的器件，其中由所述加熱條產生的最大局部溫度可以是從環境溫度至250攝氏度。14.根據權利要求11的微加熱器或者包含微加熱器的器件，其中(a)整體結構具有機械彈性和柔性，同時保持局部加熱功能；(b)整體結構是防摔的；或者(c)其組合。15.熱陣列，包括根據權利要求11的微加熱器。16.根據權利要求15的熱陣列，進一步包括連接至反饋控制的溫度傳感機構，以控制加熱條中的傳導率。17.根據權利要求16的熱陣列，其中所述溫度傳感機構包括顏色可以光學傳感的熱致變色色條。18.權利要求17的熱陣列，其中所述溫度傳感機構包括至少一個顏色可以光學傳感的熱致變色微色條，和其中來自所述至少一個熱致變色微色條的顏色檢測是通過光學方式監測的，通過所述加熱條的隨後傳導是通過電-光學反饋系統來控制的，當所需的熱致變色微色條通過所需的閾值溫度激活時所述電-光學反饋系統停止加熱。19.熱激活的顯示器，包括根據權利要求11的所述製備的結構。20.根據權利要求19的熱激活的顯示器，其中所述製備的結構包括(a)熱致變色複合材料和(b)Ag+PDMS複合材料；其中所述製備的結構是熱致變色的、導電的和柔性的。21、根據權利要求19的熱激活的顯示器，其中所述製備的結構包括和(b)Ag+PDMS複合材料層接觸的(a)熱致變色複合材料層。22.根據權利要求19的熱激活的顯示器，其中所述製備的Ag+PDMS結構嵌有和顯示器的預先設計的圖案相應的導線圖案。23.根據權利要求19的熱激活的顯示器，其中所述製備的結構嵌有多個獨立的導線圖案，所述導線圖案定位在獨立像素的矩陣狀陣列中；其中，基於由所述導線向每個單個像素供應的加熱程度，每個像素可以獨立顯示和相鄰像素相同或不同的顏色。24.根據權利要求22的熱激活的顯示器，其中所述製備的結構包括和(b)Ag+PDMS複合材料層接觸的(a)熱致變色複合材料層；其中所述導線圖案嵌入在Ag+PDMS層中。25.根據權利要求19的熱激活的顯示器，包括Ag/PDMS重量濃度為大約84％Ag-大約88％Ag的Ag+PDMS以及作為所述熱致變色複合材料的微膠囊化的熱致變色粉末。全文摘要本發明涉及彈性的、生物相容性的功能微結構的合成，其中通過將導電性納米至微米顆粒和PDMS凝膠混合獲得了所設計的電功能。給出了通過軟光刻構建平面微結構和三維微結構的方法。驗證了下列應用，比如電極、導電條、用於電線連接的二維或三維微結構、微加熱器、微加熱器陣列、柔性熱致變色顯示器、和用於微流體器件的應用，所有設備都證實有彈性柔性和防摔性質，同時保持其功能。得到的結果對於將所述複合材料在未來的微製造中使用，尤其是用於生物晶片和微流體器件，是非常有前途的。文檔編號B81B3/00GK101541667SQ200780043448公開日2009年9月23日申請日期2007年11月16日優先權日2006年11月24日發明者溫維佳,平沈,牛西澤,劉靂宇申請人:香港科技大學