聚合物基微流控芯片的引入比硅/玻璃微流控芯片晚幾年。在選擇具有特定性質的合適材料方面，各種各樣的聚合物提供了較大的靈活性。
與玻璃和硅相比，聚合物是有吸引力的替代品，因為它們易于獲取、更便宜、更堅固并且需要更快的制造工藝。許多聚合物都可用于構建微流控芯片：
* 聚苯乙烯（Polystyrene, PS）
* 聚碳酸酯（Polycarbonate, PC）
* 聚氯乙烯（Polyvinyl chloride, PVC）
* 環烯烴共聚物（Cyclic Olefin Copolymer, COC）
* 聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate, PMMA）
* 聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane, PDMS）
PDMS是快速制造微流控裝置原型的首選材料。PDMS芯片通常用于實驗室，尤其是學術界，因其低成本且易于制造。PDMS微流控芯片的主要優點包括：
* 氧氣和氣體滲透性，在細胞研究和長期實驗中，有利于氧氣和二氧化碳的輸送
* 透光性
* 彈性
* 魯棒性
* 無毒性
* 生物適應性
* 可以通過多層堆疊創建復雜的微流控設計
* 成本相對較低
PDMS芯片的主要缺點之一是其疏水性。因此，將水溶液引入微通道存在困難，并且疏水分析物會被吸附在PDMS芯片表面，從而干擾分析。現在有PDMS表面改性用于避免由疏水性引起的問題。PDMS芯片的另一個主要問題是它們不適用于高壓操作，因為高壓會改變通道幾何形狀并容易發生泄露。氣體通過PDMS芯片會形成氣泡也是一個問題。
PDMS是目前最常用的微流控芯片材料。
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