聚二甲基硅氧烷（PDMS）就是一種典型的常用于微流控芯片制備的聚合物。它具有良好的電絕緣性、透光性、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性以及無毒性等優(yōu)點,已經(jīng)成為制備芯片實驗室和微流控芯片中應(yīng)用泛和前景的材料。
但是固化后的PDMS表面能低?表面浸潤性差?導(dǎo)致液體在PDMS微通道中難以流動?所以需要對PDMS表面進行處理以提高其表面浸潤性。PDMS材料表面經(jīng)過改性處理后,可與基底材料通過鍵合工藝形成密封的微通道結(jié)構(gòu),這種改性鍵合方式已經(jīng)成為制作PDMS微流控器件的關(guān)鍵工藝之一。
如何實現(xiàn)PDMS材料表面的親水改性處理是非常重要的。目前,常見的PDMS材料表面改性方法主要包括等離子處理(Plasma)、紫外臭氧輻射處理、電暈放電處理，表面活性劑處理和接枝共聚等方法。其中,等離子體處理是目前快速和高效的方法,可實現(xiàn)PDMS與其他硅基材料的鍵合。等離子體包括高溫和低溫等離子體兩種,其中低溫等離子體因其設(shè)備成本相對較低而受到廣泛關(guān)注和研究。
對PDMS表面進行氧等離子體處理后?高能量的氧等離子體作用于PDMS表面?在其上形成S-i O-Si結(jié)構(gòu)?改善了PDMS的表面浸潤性；隨著時間延長?表面的S-i O-Si結(jié)構(gòu)向本體擴散?表面浸潤性逐漸消失。射頻功率越大?浸潤性改善效果越好?其原因可能是射頻功率越大?能量越高?PDMS表面形成的S-i O-Si結(jié)構(gòu)濃度越高?故改性效果越好；改性時間越長?表面的S-iO-Si結(jié)構(gòu)層越厚?向著本體的擴散越慢?改性效果保持得越久。
低溫等離子體放電技術(shù)(體系中的電子溫度高達104K以上,而離子和中性粒子的溫度則低至300～500 K)常用于處理高分子材料。
該技術(shù)可將材料表面的分子鍵打開,并與體系中由氣體放電激活的各種活性等離子體粒子(氧、氮等)自由基結(jié)合,從而在材料表面形成了含氧、含氮的極性基團(如—OH,—COOH等),進而顯著改善材料表面的自由能,使其表面潤濕性發(fā)生改變。由于其改性過程僅涉及材料表面(幾至幾十納米)而不影響材料本體大分子鏈結(jié)構(gòu),已成為目前的研究熱點。
綜上所述,低溫等離子體可對PDMS材料表面進行處理,所需設(shè)備簡單、投資少、便于防護、操作時間短、PDMS材料升溫小,是一種便捷實用、有效的PDMS表面材料改性和鍵合方法。
