等离子表面处理PDMS微流控 PDMS基体表面改性 实现与多种材料键合

PDMS具有有机硅橡胶的一系列特性。如无色、透明性好、粘度范围宽、有效耐高低温、抗辐射、低表面张力、高压缩比、高绝缘性、高疏水性、高光泽、对材料惰性、化学和生理惰性等。它还具有很强的吸附性，容易吸附蛋白质和罗丹明B等疏水性小分子。这将引起PDMS的成分损失和表面性质的变化。其导热系数低，焦耳热不易散失，对非极性物质吸附能力强，易受环境污染，尤其是表面固有的高疏水性，极大地限制了微流控芯片的实用性。PDMS的交联和固化是通过预聚物的聚合进行的。因此，PDMS仍然有大量的小分子预聚物，所以很难将水溶液引入PDMS微通道，也很难通过其自身的毛细管力引入,天然疏水性是PDMS最显著的特征。

一般等离子体处理过的材料表面会有氧化作用或交联作用。空气、二氧化碳等各种气体可以氧化PDMS等聚合物表面，产生含氧基团，而惰性气体可以使PDMS表面产生自由基位点，从而活化聚合物表面。

当等离子体作用于固体表面时，发生刻蚀，即暴露的表面物质与原有的表面污染物生成挥发性气态物质被去除，固体表面变得粗糙，形成许多微小的坑洼，增加了样品的比表面积，提高了固体表面的润湿性；PDMS的大部分键能是0~10eV，等离子体中的粒子能量是0~20eV。因此，固体表面暴露于等离子体后，材料表面的化学键得到足够的能量被打断，产生自由基，形成网状交联结构，增强了PDMS的表面活性。如果引入反应性气体，被等离子体活化的物质表面与反应性气体之间会发生一些复杂的化学反应，产生新的活性基团，如氨基、烃基、羧基等，对材料的表面活性产生显著影响。

等离子体处理方法是在真空状态下，气体被高频发生器电离产生等离子体(物质的第四态)。等离子体是一种电离的气体状物质，由一些电子被剥离后的原子和原子电离产生的正负电子组成。它是除了固体、液体和气体之外的第四种物质状态。这些高活性的微粒与被处理材料的表面相互作用，活化了惰性聚合物的表面，增强了其亲水性，增强了界面的相互作用，使单层分子更容易扩散到其表面，从而修饰PDMS基体的表面，最终实现其与各种材料的键合。