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聚二甲基硅氧烷（PDMS）具有天然的氣體滲透性、理化穩(wěn)定性和生物相容性，是微流控和微接觸印刷[2]等微/納米裝置常見的基礎(chǔ)材料，同時也在醫(yī)療假體植入和修復(fù)等方面扮演著重要的角色。但其具有天然的疏水性,容易黏附非極性物質(zhì)，產(chǎn)生非特異性吸附等不足。因此，將PDMS疏水性表面轉(zhuǎn)化為親水性，可進(jìn)一步拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，能夠?qū)崿F(xiàn)PDMS的表面改性方法多樣，主要有紫外/臭氧改性法、等離子表面處理法、表面活化劑法、接枝共聚法和電暈放電儀法等技術(shù)。等離子表面處理是一種常用的PDMS改性處理方法，同時也是一種被頻繁使用的芯片封裝方式，適用于PDMS和玻璃、PDMS和PDMS之間，屬于不可逆封裝方式。本文將詳細(xì)介紹等離子表面處理方法的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。

PDMS薄膜等離子表面處理

由于PDMS薄膜具有疏水性，液滴在其表面鋪展范圍較小，液體吸附效果不夠理想，因此，可以選用等離子表面處理設(shè)備對其表面進(jìn)行處理，可以提高PDMS薄膜的表面能，擴(kuò)大液滴的鋪展范圍。

等離子體(Plasma)是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)。等離子表面處理是指非聚合性氣體在等離子的狀態(tài)下對高分子聚合物材料表面作用的化學(xué)過程和物理過程。

在等離子表面處理裝置中，隨著氣體愈來愈稀薄，分子間距及分子或離子的自由運(yùn)動距離也愈來愈長，受電場作用，它們發(fā)生碰撞而形成等離子體，這些離子的活性很高，其能量足以破壞幾乎所有的化學(xué)鍵，在任何暴露的表面引起化學(xué)反應(yīng)，等離子體產(chǎn)生的氧自由基非常活躍，容易與碳?xì)浠衔锓磻?yīng)，使得PDMS表面非極性硅氧烷（SiCH3）轉(zhuǎn)化成極性的硅烷醇（SiOH），硅烷醇（SiOH）是一種親水性的基團(tuán)（圖1.1）。

圖1.1 PDMS 等離子表面處理

親水角是衡量液體對物體表面潤濕程度的量度，是指在氣、液、固三相交點(diǎn)處所作的氣-液界面的切線穿過液體與固-液交界線之間的夾角。

使用接觸角測量儀對等離子處理前后的PDMS薄膜的接觸角進(jìn)行測試，可以得到PDMS薄膜潤濕性的變化，測量結(jié)果如圖1.2所示，未經(jīng)處理的PDMS薄膜接觸角約為116°，顯示疏水性，去離子水滴在經(jīng)過處理的PDMS薄膜上后完全鋪展，顯示出親水性。

圖2.2 PDMS薄膜等離子表面處理前后潤濕性能對比

但利用等離子表面處理技術(shù)處理后的PDMS薄膜表面具有的親水性是短暫的，放置空氣中數(shù)小時后，表面潤濕程度逐漸由親水性恢復(fù)至疏水性。該方法對環(huán)境無污染，對樣品生物性能破壞小，應(yīng)用前景好。