PDMS具有有機(jī)硅橡膠一系列的特性。如無(wú)色，透明度好，黏度范圍寬，可有效抵抗高低溫，耐輻射，表面張力低，壓縮率較高，絕緣性高，高疏水性，高光澤性，對(duì)材料有惰性，有化學(xué)及生理惰性等。也具有很強(qiáng)的吸附性，很容易吸附蛋白質(zhì)以及疏水性小分子如羅丹明B等，這會(huì)造成PDMS的組分損失和表面性質(zhì)發(fā)生變化，其熱導(dǎo)率較低，焦耳熱不易散失，對(duì)非極性物質(zhì)吸附性較強(qiáng)，易被環(huán)境污染，尤其是表面固有的高疏水性，極大限制了微流控芯片實(shí)用性，PDMS的交聯(lián)固化是通過(guò)預(yù)聚體發(fā)生聚合反應(yīng)進(jìn)行的，所以PDMS本體內(nèi)仍然存在大量的小分子預(yù)聚物，故向PDMS微通道內(nèi)引入水溶液很困難，難以通過(guò)自身毛細(xì)管作用力引入，天然的疏水性是PDMS的特性。
PDMS親水改性方法-等離子體表面處理
等離子體是一種原子被電離或被剝奪部分電子所產(chǎn)生的離子化氣體物質(zhì)，含有離子、原子、分子的亞穩(wěn)態(tài)和激發(fā)態(tài)。1879年克魯克斯提出了“物質(zhì)第四狀態(tài)"，用來(lái)描述等離子體狀態(tài)。1929年湯克斯和郎謬爾在采用“等離子體"這一名詞來(lái)描述氣體放電產(chǎn)生的帶電粒子集合體，是繼固、液、氣三態(tài)之后的第四態(tài)。固態(tài)物質(zhì)加熱相變轉(zhuǎn)化為液態(tài)，液態(tài)繼續(xù)加熱，分子運(yùn)動(dòng)加劇，轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。如果給予氣態(tài)物質(zhì)足夠多的能量，這時(shí)的物質(zhì)狀態(tài)就與以往認(rèn)知中的氣液固態(tài)不同。基于該觀點(diǎn)，將等離子態(tài)稱(chēng)為“第四態(tài)"。
基于等離子體處理的材料表面一般會(huì)產(chǎn)生氧化效果或者是交聯(lián)效果，各種空氣和二氧化碳等氣體可以氧化PDMS等聚合物的表面，產(chǎn)生了含氧基團(tuán)，而惰性氣體可以使PDMS表面產(chǎn)生自由基位點(diǎn)，活化了聚合物的表面。
當(dāng)?shù)入x子體作用于固體表面，發(fā)生刻蝕作用，即曝露在外的表面材料和原有的表面污染物生成揮發(fā)性氣態(tài)物質(zhì)除去，固體表面變粗糙，形成許多微細(xì)坑洼，增大了樣品的比表面積，并提高固體表面的潤(rùn)濕性能；PDMS中大部分的鍵能在0~10eV，等離子體中的粒子能量在0~20eV，因此將固體表面暴露于等離子體后，材料表面物質(zhì)化學(xué)鍵獲得足夠能量而被打斷，產(chǎn)生自由基，并形成網(wǎng)狀的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了PDMS表面活性。如果引入反應(yīng)性氣體，被等離子體活化的物質(zhì)表面與反應(yīng)性氣體發(fā)生某種復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生新的活性基團(tuán)，如氨基、烴基和羧基等，對(duì)材料表面活性有顯著影響。
等離子處理法是在真空狀態(tài)下，高頻發(fā)生器將氣體電離，產(chǎn)生等離子體(物質(zhì)第四態(tài))，等離子體是由部分電子被剝奪后的原子以及原子被電離所產(chǎn)生的正負(fù)電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，它是除固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。這些高度活躍微粒子和被處理的材料表面發(fā)生作用，使惰性的聚合物表面活化，提升其親水性，增強(qiáng)界面的交互作用且使單層分子更容易擴(kuò)散到其表面，使PDMS基體表面得以改性，最終實(shí)現(xiàn)其與多種材料鍵合。
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