PDMS亲水改性方法-等离子体表面处理

PDMS具有有机硅橡胶一系列的特性。如无色，透明度好，黏度范围宽，可有效抵抗高低温，耐辐射，表面张力低，压缩率较高，绝缘性高，高疏水性，高光泽性，对材料有惰性，有化学及生理惰性等。也具有很强的吸附性，很容易吸附蛋白质以及疏水性小分子如罗丹明B等，这会造成PDMS的组分损失和表面性质发生变化，其热导率较低，焦耳热不易散失，对非极性物质吸附性较强，易被环境污染，尤其是表面固有的高疏水性，极大限制了微流控芯片实用性，PDMS的交联固化是通过预聚体发生聚合反应进行的，所以PDMS本体内仍然存在大量的小分子预聚物，故向PDMS微通道内引入水溶液很困难，难以通过自身毛细管作用力引入，天然的疏水性是PDMS最突出的特性。

PDMS亲水改性方法-等离子体表面处理

等离子体是一种原子被电离或被剥夺部分电子所产生的离子化气体物质，含有离子、原子、分子的亚稳态和激发态。1879年克鲁克斯提出了“物质第四状态”，用来描述等离子体状态。1929年汤克斯和郎谬尔在采用“等离子体”这一名词来描述气体放电产生的带电粒子集合体，是继固、液、气三态之后的第四态。固态物质加热相变转化为液态，液态继续加热，分子运动加剧，转化为气态。如果给予气态物质足够多的能量，这时的物质状态就与以往认知中的气液固态不同。基于该观点，将等离子态称为“第四态”。

基于等离子体处理的材料表面一般会产生氧化效果或者是交联效果，各种空气和二氧化碳等气体可以氧化PDMS等聚合物的表面，产生了含氧基团，而惰性气体可以使PDMS表面产生自由基位点，活化了聚合物的表面。

当等离子体作用于固体表面，发生刻蚀作用，即曝露在外的表面材料和原有的表面污染物生成挥发性气态物质除去，固体表面变粗糙，形成许多微细坑洼，增大了样品的比表面积，并提高固体表面的润湿性能；PDMS中大部分的键能在0~10eV，等离子体中的粒子能量在0~20eV，因此将固体表面暴露于等离子体后，材料表面物质化学键获得足够能量而被打断，产生自由基，并形成网状的交联结构，增强了PDMS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发生某种复杂化学反应，从而产生新的活性基团，如氨基、烃基和羧基等，对材料表面活性有显著影响。

等离子处理法是在真空状态下，高频发生器将气体电离，产生等离子体(物质第四态)，等离子体是由部分电子被剥夺后的原子以及原子被电离所产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它是除固、液、气外，物质存在的第四态。这些高度活跃微粒子和被处理的材料表面发生作用，使惰性的聚合物表面活化，提升其亲水性，增强界面的交互作用且使单层分子更容易扩散到其表面，使PDMS基体表面得以改性，最终实现其与多种材料键合。