以galss为核心材质，用于多孔介质多相流研究，通过光刻 + HF 各向同性刻蚀工艺实现 “顶面连通、底面不连通” 的 2.5D 多孔结构，区别于传统 2D 平面芯片和全 3D 多孔芯片，核心特征为刻蚀后晶粒顶面呈锯齿状、孔喉存在天然 “屏障 / 桥接” 结构。
一、核心材质
芯片整体为玻璃材质，加工过程中涉及辅助材料（铜膜、丙酮、去离子水等），密封环节采用玻璃盖片与基底玻璃键合，无其他高分子封装材料，适配高温密封（最高 690℃）和多相流试验的化学稳定性要求。
二、完整加工过程（含结构设计、刻蚀、清洗、密封）
加工核心围绕2D 蓝图设计→HF 各向同性刻蚀→分级清洗→玻璃键合密封四步展开，最终形成预设的孔体、孔喉、晶粒 2.5D 空间结构，各步骤细节及对应结构特征如下：
步骤 1：2D 蓝图设计（多孔介质基础构型）
- 设计内容：在 2D 蓝图上绘制规则排布的孔体（pore-bodies），单个孔体由圆形主体 + 4 个矩形边缘构成；相邻孔体在蓝图中完全不连通，孔体区域为后续 UV 曝光、HF 刻蚀的目标区域。
- 设计目的：为后续刻蚀提供基础构型，通过 “非连通孔体” 设计，结合 HF 各向同性刻蚀的侧向腐蚀特性，形成 2.5D 连通结构。
步骤 2：HF 各向同性刻蚀（2.5D 结构核心成型）
这是实现 2.5D 结构的关键步骤，利用 HF 刻蚀的各向同性特性（水平、垂直刻蚀速率一致）对玻璃基底进行刻蚀：
- 预设刻蚀深度为23μm，该深度与顶面水平刻蚀距离基本一致；
- 刻蚀后相邻孔体从顶面实现连通，但底面仍保持不连通；
- 未刻蚀的玻璃区域（晶粒）顶面形成锯齿状（jagged）圆形结构，刻蚀水平方向如 Fig.S1 红色箭头所示。
- 核心结构特征：刻蚀后形成孔体 – 孔喉 – 晶粒的三级结构，孔喉处存在天然的 “壁 / 坝（wall/dam）”，既是两个孔体间的屏障，也是相邻晶粒边缘的桥接结构（Fig.S2）。
步骤 3：分级清洗（刻蚀后清洗 + 试验后清洗，保障芯片洁净度）
玻璃芯片的 2.5D 结构存在非平面连通通道，清洗难度高，因此设计刻蚀后初次清洗和试验后重复清洗两套标准流程，均为物理 + 化学结合的清洗方式：
（1）HF 刻蚀后清洗（为密封做准备，去除刻蚀残留 / 无机 / 有机污染物）
- 浸入铜刻蚀剂，清除残留铜膜和颗粒；
- 肥皂水配合棉签反复擦拭多孔介质区域（玻璃硬度高，强力擦拭无损伤）；
- 去离子水冲洗，显微镜下复检，去除棉签纤维；
- 丙酮冲洗，清除前期操作的有机污染物；
- 玻璃盖片重复步骤 2-4，保证键合面洁净；
- 丙酮润湿芯片基底，快速贴合盖片，强力按压排出缝隙丙酮；
- 60℃加热蒸发剩余丙酮，显微镜复检；若存在无机污染物，重复 1-6 步（少量有机污染物可通过后续高温密封去除）。
（2）试验后清洗（为重复试验做准备，去除油相 / 水相残留）
- 轻质油（C6-C10）以 100μL/hr 流速冲洗 3 倍孔隙体积（3PV）；
- 去离子水以相同流速冲洗 3PV；
- 乙醇冲洗至显微镜下无油水界面；
- 去离子水再次冲洗 3PV；
- 120℃加热 2 小时，烘干芯片。
步骤 4：高温密封（玻璃键合，实现芯片封闭）
刻蚀后清洗完成后，将贴合的玻璃基底与盖片置于最高 690℃ 环境下高温密封，实现玻璃 – 玻璃的无缝键合，既清除残留的少量有机污染物，又保证芯片的密封性，满足多孔介质多相流试验的防泄漏要求。
步骤 5：结构表征（ profilometer 轮廓仪验证）
采用轮廓仪（profilometer） 从非垂直视角对密封前的芯片进行 3D 结构表征（Fig.S2），可清晰识别晶粒、孔体、孔喉的空间分布，验证其与 2D 蓝图设计的一致性，同时可观察到非垂直的孔边缘和孔喉处的 “壁 / 坝” 结构。
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