等离子表面处理PDMS表面改性方法

柔性电子器件基础结构为薄膜/基体，其结构直接影响柔性电子器件的使用，这里就涉及到 PDMS 的不可逆键合。实现不可逆键合是实现柔性电子器件运用的根本所在。虽然PDMS 运用非常广泛，但是PDMS本身具有高疏水性、对非极性物质的强吸附性差等缺点，所以PDMS在常态下，其表面若不经过任何处理自身是无法与玻璃或金属薄片等材料实现不可逆键合，这样的缺陷非常限制PDMS的运用。自上个世纪90年代，为提高PDMS表面的亲水性，PDMS表面改性方法成为研究人员研究焦点。PDMS表面改性的方法有很多，其中等离子体处理方法不断被挖掘出来。

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。

等离子体改性高聚物材料表面过程包括清洗材料表面，表面刻蚀，材料表面分子

交联，修饰材料表面化学结构，产生自由基并引入化学官能团。等离子体法改性材料表面用时短且操作简易，同时高聚物的性能不会被改变，因此等离子处理目前已成为高聚物表面改性的主要手段之一。高聚物材料表面的改性效果主要受以下三个参数影响:射频功率、改性时间、气体流量，这三个参数的不同搭配组合对表面有不同程度的改性效果，所以研究其最佳组合方案是实现PDMS表面获得亲水性及实现不可逆键合非常重要的一环。

等离子处理后，键合效果也受改性后多久进行键合、键合时间的长短与键合加载压力有关。理论上PDMS在氧等离子体改性处理后，PDMS表面的亲水性随时间的流逝而减小，所以处理完毕后应尽快进行键合，不然PDMS表面的疏水性将恢复,这样会导致键合失效，因此要求改性后的键合操作一般在1~10min内执行