聚合物基微流控芯片的引入比硅/玻璃微流控芯片晚几年。在选择具有特定性质的合适材料方面，各种各样的聚合物提供了较大的灵活性。
与玻璃和硅相比，聚合物是有吸引力的替代品，因为它们易于获取、更便宜、更坚固并且需要更快的制造工艺。许多聚合物都可用于构建微流控芯片：
* 聚苯乙烯（Polystyrene, PS）
* 聚碳酸酯（Polycarbonate, PC）
* 聚氯乙烯（Polyvinyl chloride, PVC）
* 环烯烃共聚物（Cyclic Olefin Copolymer, COC）
* 聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate, PMMA）
* 聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane, PDMS）
PDMS是快速制造微流控装置原型的首选材料。PDMS芯片通常用于实验室，尤其是学术界，因其低成本且易于制造。PDMS微流控芯片的主要优点包括：
* 氧气和气体渗透性，在细胞研究和长期实验中，有利于氧气和二氧化碳的输送
* 透光性
* 弹性
* 鲁棒性
* 无毒性
* 生物适应性
* 可以通过多层堆叠创建复杂的微流控设计
* 成本相对较低
PDMS芯片的主要缺点之一是其疏水性。因此，将水溶液引入微通道存在困难，并且疏水分析物会被吸附在PDMS芯片表面，从而干扰分析。现在有PDMS表面改性用于避免由疏水性引起的问题。PDMS芯片的另一个主要问题是它们不适用于高压操作，因为高压会改变通道几何形状并容易发生泄露。气体通过PDMS芯片会形成气泡也是一个问题。
PDMS是目前最常用的微流控芯片材料。
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