一、 微球的重要性

前段時(shí)間科技日?qǐng)?bào)總編劉亞?wèn)|列出包括芯片，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)等在內(nèi)的35項(xiàng)中國(guó)給人卡脖子的技術(shù)，其中微球材料也是其中之一。大多數(shù)人可能很容易理解芯片和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)難度及其重要性，但很少人可以理解微球?yàn)槭裁匆策@么重要這么難做。

我們所熟知的宏觀球體如籃球，乒乓球，玻璃珠是如此之普通，而微球只不過(guò)是把這些球體做到足夠“小”而已，為什么中國(guó)這么大的一個(gè)國(guó)家卻做不了。其實(shí)很多技術(shù)的難度都是因?yàn)椤靶　痹斐傻?。芯片之所以難做就是因?yàn)槔锩娴慕Y(jié)構(gòu)要精準(zhǔn)控制到納米尺寸。乒乓球可以很容易通過(guò)模具做出來(lái)，而要把乒乓球做到納米和微米范圍的尺度其實(shí)難度是很大的。在微觀尺度下，大家習(xí)以為常的宏觀工具和制作技術(shù)已完全不適用，需要全新的技術(shù)手段，使得宏觀很容易的事情在微觀變成高不可攀的技術(shù)難題。當(dāng)然也正是因?yàn)樾?，讓微球材料性能得到大幅度的提升，比如說(shuō)微球表面效應(yīng)和體積效應(yīng)，一個(gè)乒乓球直徑40毫米，重量2-3克。如果把乒乓球做到直徑40納米微球，由于1毫米是106納米，因此一個(gè)普通乒乓球就可以做出1018個(gè)直徑40納米微球。其表面積有5000多平米，相當(dāng)與5個(gè)足球場(chǎng)大小，同樣重量的40納米微球與40毫米乒乓球相比表面積增加了1012倍，因此納米微球表面吸附能力也增加了1012倍。當(dāng)尺寸變小，表面吸附能力大幅度增加還是一個(gè)物理量變的過(guò)程，而某些物質(zhì)小到一定程度時(shí)，其性能還會(huì)出現(xiàn)質(zhì)的變化。比如說(shuō)點(diǎn)就是有一類(lèi)物質(zhì)當(dāng)尺寸小到納米尺度時(shí)，這些物質(zhì)就會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化，由原本不發(fā)光的物質(zhì)變成會(huì)發(fā)光的物質(zhì)，而且發(fā)光的顏色或波長(zhǎng)與尺寸還有關(guān)系。因此只要控制這些物質(zhì)的尺寸就可以控制這類(lèi)物質(zhì)的發(fā)光波長(zhǎng)。材質(zhì)不變，只依靠尺寸的變化就可以改變其性能的巨大變化就是納米技術(shù)領(lǐng)域興起的重要原因之一。

微球在平板顯示領(lǐng)域應(yīng)用：?jiǎn)畏稚?、粒徑高度均一的微球材料可以作為間隔物用于控制液晶盒厚，起到支撐上下基板的作用；導(dǎo)電微球均勻分布在熱固化性樹(shù)脂中形成各向異性導(dǎo)電膜（ACF）則是連接芯片和面板的關(guān)鍵材料；把光擴(kuò)散微球涂到光學(xué)膜的表面或均勻地分散在基板中，可以將點(diǎn)光源變成面光源，則是背光源膜組的重要部件。

間隔物微球產(chǎn)品主要有硅球，塑膠球和黑球間隔物三種，其中間隔物硅球全世界只有日本Ubo Nitto生產(chǎn)，而塑膠間隔物微球由日本 Sekisui和Hayakawa壟斷。Sekisui主要生產(chǎn)聚苯l乙烯基質(zhì)的塑膠微球，而Hayakawa 主要生產(chǎn)聚丙l烯酸酯為基質(zhì)的塑膠微球。用于微l導(dǎo)電連接的ACF材料基本由日本 Hitachi公司壟斷。目前中國(guó)用的ACF基本都依賴日本進(jìn)口。用于光學(xué)板或光學(xué)膜的關(guān)鍵微球材料主要由日本Soken和Sekisui壟斷。

微球在體外診斷領(lǐng)域：功能化微球如磁性微球，多色熒光編碼微球和乳膠微球可廣泛地應(yīng)用于免l疫分析。磁性微球（磁珠）在免l疫檢測(cè)、核酸提取、細(xì)胞分離等多方面有廣泛應(yīng)用。目前國(guó)產(chǎn)化磁珠已可以用于核酸提取等要求較低的應(yīng)用，但用于化學(xué)發(fā)光的高l端磁珠完全壟斷于國(guó)外，高l端磁珠的主要生產(chǎn)廠家有美國(guó)Thermofisher，德國(guó)Merck，日本JSR等公司提供。熒光編碼微球又稱液相芯片或懸浮陣列技術(shù)，是由美國(guó)Luminex公司開(kāi)發(fā)出的多通道免l疫檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多樣品或多標(biāo)靶的高通量檢測(cè)廣泛地用于臨床診斷。其中液相生物芯片的核心技術(shù)就是熒光編碼微球技術(shù)。