等离子表面活化、提高粘附力

用于微流体的PDMS的等离子处理

微流体装置中使用的PDMS的等离子处理用于在表面之间产生永久性结合并改善微流体通道内的分析流动。
PDMS(聚二甲基硅氧烷)是目前用于微流体研究的最受欢迎的材料,其用于快速原型制作并且成本最低。然而,PDMS需要表面处理步骤以在表面之间产生强的共价键。PDMS的等离子处理增加了PDMS层表面处的硅烷醇基团(-OH),使得它们在与玻璃结合在一起时形成强共价键(Si-O-Si)。这些共价键形成层之间实际上不可分离的密封的基础。

      
  • 去除碳氢化合物基团
  • 亲水性-OH基团的暴露
  • 改善与PDMS,PC和玻璃的粘合
  • 改善分析物流量
  • 具有交替的亲水/疏水区域的图案化表面的可能性
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Henniker的系统通常用于全世界微流体实验室中PDMS的等离子表面处理。它们可以同时使用氧气和空气。典型的过程将使用空气并在低功率下激活数十秒。表面立即接触,以获得最佳的粘合效果。

Henniker HPT-100和HPT-200等离子表面处理模型易于使用台式仪器,每个仪器都配有数字质量流量控制器,可实现精确和可重复的等离子体处理,同时避免与手动针阀进气口相关的常见问题。这意味着每次都有相同的条件。
较大的HPT-300和HPT-500仪器具有多个托盘装载选项,可以增加容量或处理较大的设备。HPT等离子处理系统的每个型号还具有0-100%全范围的连续可变功率水平,因此可以精确设定功率水平,既可以在低水平下激活PDMS,也可以在更高水平下有效清洁和激活玻璃。

我们有关于PDMS等离子处理的详细应用,可供下载或阅读全文

PDMS的等离子处理改善微流体装置的粘附/粘合性能


      
聚二甲基硅氧烷(PDMS) – 是一组众所周知的有机硅化合物的成员。
它是这些化合物中使用最广泛的化合物,应用范围广泛,从药品和化妆品到橡皮泥。在该应用中,我们专注于在微流体装置制造中使用PDMS。
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图1. PDMS的分子结构。
      
PDMS具有许多特性,使其有利于用于制造微流体装置。
  • 生物相容性
  • 低成本
  • 低纳米分辨率模塑
  • 低自动荧光
  • 透明(240nm – 1100nm范围)
尽管有这些优点,但PDMS有一个关键限制,它对玻璃的附着力差。当在微流体应用中使用时,这可能导致设备过早失效。Henniker的系统通常用于全球微流体实验室中PDMS的等离子表面处理,在这里我们向您展示如何使用我们的设备实现最佳的设备粘合结果。
      
Henniker HPT-200系统经过开发和优化,可产生一致的等离子处理性能,可实现PDMS的可靠和可重复粘接。玻璃和PDMS基板均在低压下用空气等离子体处理,所有设置均在微处理器控制下。
在两种基质上,处理有效地除去烃基(CxHy),分别在PDMS上留下硅烷醇基团和在玻璃基质上留下OH基团。这允许通过如图2所示的过程在两种材料之间形成强的Si-O-Si共价键。
图2.改善表面粘附性的等离子体处理工艺的示意图
      

接触角测量

接触角测量表明水滴是否与表面形成疏水(超过90°)或亲水(低于90°)。在这里我们可以看到,增加PDMS上空气等离子体处理的时间或功率导致表面变得更亲水。
图3.接触角随着处理时间的增加而变化,功率为25%(左),10次曝光时功率增加(右)。两者都显示疏水性与亲水性之间的转换。插图显示了示例性液滴。
他转向亲水性更强的行为表明,提出的处理方法是成功的,与硅烷醇基团有关的- OH终止现在暴露出来,从而改善PDMS与玻璃基板的结合。
      

XPS是一种广泛用于分析存在于基材表面上的官能团的技术。在这里,我们使用XPS来显示在等离子体处理之前(在这种情况下使用氧等离子体)并且在处理之后存在CO组是如何不存在的。从而表明成功的表面改性。

图4.未处理(顶部)和氧处理(底部)样品的XPS结果,突出显示处理后CO基团的存在。
      
PDMS与玻璃的粘合是在制造微流体装置中使用该材料的关键问题,然而当使用Henniker模型HPT-200台式等离子体系统与玻璃基板一起处理PDMS基板时,该问题已得到解决。已经表明等离子体处理改善了两个表面的润湿性。导致2个基板之间的粘合增加,如图6所示。
该系统还可以进行优化,以将PDMS粘合到热塑性材料上。

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图5.(左)经历等离子体处理的PDMS微流体通道。
图6.(右)在Henniker HPT-200机器中进行等离子体处理后的粘合PDMS和玻璃。