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PDMS等離子（plasma）清洗鍵合相關(guān)影響因素說明

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-08-18

PDMS是一種疏水類高分子聚合物材料，廣泛應(yīng)用于微流控芯片的制作領(lǐng)域，PDMS的結(jié)合方式一般有等離子清洗（PlasmaCleaner）、超比例結(jié)合（Off-ratio）、半固化結(jié)合（Half-curing）三種方式，每種方式各有優(yōu)缺點與使用條件，在此本文針對等離子清洗進(jìn)行相關(guān)說明。等離子清洗常用于高分子材料的表面改性。等離子體是氣體經(jīng)過“電離”后產(chǎn)生的具有高度激發(fā)性質(zhì)的離子態(tài)物質(zhì)，在其作用于高分子材料表面后，材料的表面親水性得到一定程度的改善。

1）等離子（Plasma）清洗

等離子清洗是微流控PDMS芯片常用的鍵合方式，不同參數(shù)會影響PDMS之間的鍵合強(qiáng)度，鍵合牢固時，芯片微通道可承受超過50psi的壓強(qiáng)。等離子清洗鍵合為永久性鍵合，可以完成PDMS-PDMS，PDMS-玻璃之間永久結(jié)合。等離子清洗鍵合的影響因素主要有表面性質(zhì)、等離子清洗機(jī)腔內(nèi)的空氣污染、等離子體時間、等離子體處理后有效時間、熱烘時間、腔內(nèi)氣體、表面灰塵等，本文對此做逐一說明，具體如下：

表面性質(zhì)：等離子清洗可以影響物質(zhì)表面性質(zhì)，而所有的污染（如手印等）都會對表面性質(zhì)造成影響，同時，更長的處理時間不會使表面性質(zhì)改變的更徹底。

等離子清洗機(jī)腔內(nèi)的空氣污染：等離子清洗機(jī)腔室內(nèi)的氣體成分會改變PDMS或玻璃表面的化學(xué)連接，最常見的氣體污染來自于氣泵的油分子，大多時候氣體污染會使等離子體表面化學(xué)組成發(fā)生變化，使得鍵合不牢固。

等離子體時間：等離子體曝光時間是鍵合是否成功的重要因素，時間過短整個表面未產(chǎn)生功能化，時間太長PDMS表面的性能被強(qiáng)烈改變，表面變粗糙，影響鍵合性能。

等離子體處理后有效時間：在等離子清洗后表面化學(xué)鍵開始重組，一般在數(shù)分鐘后，表面的化學(xué)鍵功能化活性會迅速降低，從而鍵合失效，因此等離子體處理后是由有效時間的，必須盡快鍵合，在實驗中，鍵合有效時間為10分鐘。

熱烘時間：在進(jìn)行鍵合處理之后，采取加熱的方式來加強(qiáng)化學(xué)鏈的強(qiáng)度，在加熱溫度為80°C條件下，分別設(shè)置熱烘時間為12小時、24小時、36小時、48小時的四組對照，實驗結(jié)果表明熱烘48小時效果最佳。

腔內(nèi)氣體：腔內(nèi)所通氣體直接決定了表面態(tài)，氣體流量、真空度都能直接影響鍵合強(qiáng)度，實驗可以選取氧氣作為腔內(nèi)氣體，抽真空時壓強(qiáng)達(dá)到0.01個大氣壓以下。

表面灰塵：結(jié)構(gòu)表面任何顆粒灰塵都會對鍵合效果產(chǎn)生影響，可以使用3M膠帶來粘除PDMS表面灰塵，對于肉眼無法觀測到的顆粒，將芯片浸泡于異丙醇（IPA）溶液中超聲處理，清理表面的雜質(zhì)。

相較于其他鍵合方法，等離子清洗技術(shù)不僅在PDMS材料表面引入基團(tuán)提高材料表面親水性，而且可實現(xiàn)PDMS在一定條件下快速高效直接鍵合的目的。