等離子表面處理PDMS微流控 PDMS基體表面改性 實現(xiàn)與多種材料鍵合

PDMS具有有機硅橡膠的一系列特性。如無色、透明性好、粘度范圍寬、有效耐高低溫、抗輻射、低表面張力、高壓縮比、高絕緣性、高疏水性、高光澤、對材料惰性、化學和生理惰性等。它還具有很強的吸附性，容易吸附蛋白質(zhì)和羅丹明B等疏水性小分子。這將引起PDMS的成分損失和表面性質(zhì)的變化。其導熱系數(shù)低，焦耳熱不易散失，對非極性物質(zhì)吸附能力強，易受環(huán)境污染，尤其是表面固有的高疏水性，極大地限制了微流控芯片的實用性。PDMS的交聯(lián)和固化是通過預聚物的聚合進行的。因此，PDMS仍然有大量的小分子預聚物，所以很難將水溶液引入PDMS微通道，也很難通過其自身的毛細管力引入,天然疏水性是PDMS最顯著的特征。

一般等離子體處理過的材料表面會有氧化作用或交聯(lián)作用?？諝狻⒍趸嫉雀鞣N氣體可以氧化PDMS等聚合物表面，產(chǎn)生含氧基團，而惰性氣體可以使PDMS表面產(chǎn)生自由基位點，從而活化聚合物表面。

當?shù)入x子體作用于固體表面時，發(fā)生刻蝕，即暴露的表面物質(zhì)與原有的表面污染物生成揮發(fā)性氣態(tài)物質(zhì)被去除，固體表面變得粗糙，形成許多微小的坑洼，增加了樣品的比表面積，提高了固體表面的潤濕性；PDMS的大部分鍵能是0~10eV，等離子體中的粒子能量是0~20eV。因此，固體表面暴露于等離子體后，材料表面的化學鍵得到足夠的能量被打斷，產(chǎn)生自由基，形成網(wǎng)狀交聯(lián)結構，增強了PDMS的表面活性。如果引入反應性氣體，被等離子體活化的物質(zhì)表面與反應性氣體之間會發(fā)生一些復雜的化學反應，產(chǎn)生新的活性基團，如氨基、烴基、羧基等，對材料的表面活性產(chǎn)生顯著影響。

等離子體處理方法是在真空狀態(tài)下，氣體被高頻發(fā)生器電離產(chǎn)生等離子體(物質(zhì)的第四態(tài))。等離子體是一種電離的氣體狀物質(zhì)，由一些電子被剝離后的原子和原子電離產(chǎn)生的正負電子組成。它是除了固體、液體和氣體之外的第四種物質(zhì)狀態(tài)。這些高活性的微粒與被處理材料的表面相互作用，活化了惰性聚合物的表面，增強了其親水性，增強了界面的相互作用，使單層分子更容易擴散到其表面，從而修飾PDMS基體的表面，最終實現(xiàn)其與各種材料的鍵合。