PDMS等离子(plasma)清洗键合相关影响因素说明PDMS是一种疏水类高分子聚合物材料,广泛应用于微流控芯片的制作领域,PDMS的结合方式一般有等离子清洗(PlasmaCleaner)、超比例结合(Off-ratio)、半固化结合(Half-curing)三种方式,每种方式各有优缺点与使用条件,在此本文针对等离子清洗进行相关说明。等离子清洗常用于高分子材料的表面改性。等离子体是气体经过“电离”后产生的具有高度激发性质的离子态物质,在其作用于高分子材料表面后,材料的表面亲水性得到一定程度的改善。
1)等离子(Plasma)清洗
等离子清洗是微流控PDMS芯片常用的键合方式,不同参数会影响PDMS之间的键合强度,键合牢固时,芯片微通道可承受超过50psi的压强。等离子清洗键合为永久性键合,可以完成PDMS-PDMS,PDMS-玻璃之间永久结合。等离子清洗键合的影响因素主要有表面性质、等离子清洗机腔内的空气污染、等离子体时间、等离子体处理后有效时间、热烘时间、腔内气体、表面灰尘等,本文对此做逐一说明,具体如下:
表面性质:等离子清洗可以影响物质表面性质,而所有的污染(如手印等)都会对表面性质造成影响,同时,更长的处理时间不会使表面性质改变的更彻底。
等离子清洗机腔内的空气污染:等离子清洗机腔室内的气体成分会改变PDMS或玻璃表面的化学连接,最常见的气体污染来自于气泵的油分子,大多时候气体污染会使等离子体表面化学组成发生变化,使得键合不牢固。
等离子体时间:等离子体曝光时间是键合是否成功的重要因素,时间过短整个表面未产生功能化,时间太长PDMS表面的性能被强烈改变,表面变粗糙,影响键合性能。
等离子体处理后有效时间:在等离子清洗后表面化学键开始重组,一般在数分钟后,表面的化学键功能化活性会迅速降低,从而键合失效,因此等离子体处理后是由有效时间的,必须尽快键合,在实验中,键合有效时间为10分钟。
热烘时间:在进行键合处理之后,采取加热的方式来加强化学链的强度,在加热温度为80°C条件下,分别设置热烘时间为12小时、24小时、36小时、48小时的四组对照,实验结果表明热烘48小时效果最佳。
腔内气体:腔内所通气体直接决定了表面态,气体流量、真空度都能直接影响键合强度,实验可以选取氧气作为腔内气体,抽真空时压强达到0.01个大气压以下。
表面灰尘:结构表面任何颗粒灰尘都会对键合效果产生影响,可以使用3M胶带来粘除PDMS表面灰尘,对于肉眼无法观测到的颗粒,将芯片浸泡于异丙醇(IPA)溶液中超声处理,清理表面的杂质。
相较于其他键合方法,等离子清洗技术不仅在PDMS材料表面引入基团提高材料表面亲水性,而且可实现PDMS在一定条件下快速高效直接键合的目的。PDMS等离子(plasma)清洗键合相关影响因素说明00224272plasma,plasma是什么意思,plasma和点阵对比,plasma membrane,plasma cell,plasma离子束,plasma清洗,plasma等离子清洗机plasma,plasma是什么意思,plasma和点阵对比,plasma membrane,plasma cell,plasma离子束,plasma清洗,plasma等离子清洗机