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Harrick等離子清洗機(jī)PDMS鍵合小能手,!

來(lái)源:邁可諾技術(shù)有限公司   2022年07月07日 11:40  

MC應(yīng)用|Harrick等離子清洗機(jī)PDMS鍵合小能手,!

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  • Harrick Plasma→ PDMS Bonding





應(yīng)用領(lǐng)域



聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)是基于硅酮的有機(jī)聚合物,因其低成本和多功能性而廣泛用于專業(yè)和學(xué)術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室,。PDMS是惰性的,,透明的,可通過(guò)軟光刻輕松定制,,該技術(shù)用于成型PDMS并將納米級(jí)特征和微通道壓印到其表面上。 Harrick等離子清洗機(jī) 可去除有機(jī)污染物并激活PDMS表面,,以用于與玻璃,,PDMS或其他經(jīng)過(guò)類(lèi)似處理的表面進(jìn)行粘合,。 

PDMS鍵合于微流體設(shè)備的開(kāi)發(fā)中,。

PDMS的等離子體表面改性

在通過(guò)從母模進(jìn)行仿制模制來(lái)對(duì)PDMS基板進(jìn)行圖案化之后,PDMS在空氣或氧氣(O )等離子體中被氧化,。空氣或O  等離子體通過(guò)與高反應(yīng)性氧自由基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并通過(guò)高能氧離子進(jìn)行燒蝕來(lái)去除有機(jī)碳?xì)浠衔铩?/span>這在表面上留下了硅烷醇(SiOH)基,,使表面更具親水性并提高了表面潤(rùn)濕性。等離子體活化后,,PDMS立即與另一個(gè)氧化的PDMS或玻璃表面接觸,以在界面處形成橋接的Si-O-Si鍵,,從而形成不可逆的密封。 這種不透水的共價(jià)鍵是微通道形成和功能的理想選擇,。


等離子體處理已用于促進(jìn)微流控設(shè)備的制造,,例如:

  • 研究微米級(jí)的化學(xué)反應(yīng)和流體流動(dòng)

  • 生物體或化學(xué)物種的檢測(cè)

  • 用于醫(yī)學(xué)研究的臨床診斷和藥物篩選

  • 在細(xì)胞長(zhǎng)度尺度上操縱液體

  • 細(xì)胞培養(yǎng),組織培養(yǎng),,類(lèi)器官研究


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圖1.  使用Harrick等離子清潔劑在空白聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面上的水滴接觸角與空氣等離子體處理時(shí)間的關(guān)系,。

數(shù)據(jù)來(lái)自Jiang,X.,,H.Zheng,,S.Gourdin,PT Hammond,?!?Polymer-on-Polymer Stamping:聚合物在化學(xué)圖案化表面上的通用方法,。” Langmuir(2002)18:2607-2615; Zheng H.,,MF Rubner,PT Hammond,?!巴ㄟ^(guò)聚合物在聚合物上的壓印在圖案化的“正負(fù)”聚電解質(zhì)表面上的顆粒組裝?!?Langmuir(2002)18:4505-4510。


表面親水性

等離子體處理引入了極性官能團(tuán),這些官能團(tuán)增加了基材的潤(rùn)濕性,。表面潤(rùn)濕性的提高增強(qiáng)了微流體裝置內(nèi)的流體流動(dòng),,并改善了PDMS的生物相容性,。

在等離子體處理之后,隨著高能表面重新構(gòu)筑成低能態(tài),,PDMS表面立即開(kāi)始疏水恢復(fù)。建議在等離子處理的15分鐘到一個(gè)小時(shí)內(nèi)執(zhí)行PDMS粘合和其他后續(xù)處理步驟,。

另外,,可通過(guò)等離子體處理裝置通過(guò)圖案化的掩模在微流體表面上圖案化交替的親水-疏水區(qū)域。

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PDMS,,Micro Wells

等離子處理前,存在顆粒和氣泡(左圖),,經(jīng)過(guò)氧氣等離子處理后,顆粒被處理掉,,氣泡也消失了(右圖),。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)源:

T. R. Sodunke, et al. Biomater. (2007) 28: 4006. DOI:10.1016/j.biomaterials.2007.05.021


加工方法

以下是在Harrick等離子清洗機(jī)中用于PDMS-PDMS或PDMS-玻璃的等離子體活化的建議工藝條件(可能需要進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)才能確定最佳工藝條件):

  • 使用氧氣(O 2)或室內(nèi)空氣作為處理氣體

  • 壓力:200毫托至1托

  • 射頻功率:通常為高

  • 處理時(shí)間:15-60秒

  • 與實(shí)驗(yàn)過(guò)程和制造技術(shù)一樣,即使等離子處理類(lèi)似的PDMS材料,,用戶報(bào)告的等離子處理?xiàng)l件也有很大差異,。


其他流程注意事項(xiàng)

  • 等離子處理后,,輕輕將PDMS組件壓在一起并保持30秒。不要拉開(kāi)并調(diào)整對(duì)齊方式,,因?yàn)檫@會(huì)破壞鍵的形成,。用力過(guò)大可能會(huì)使微流體通道塌陷。

  • 在烤箱或熱板上以80-100攝氏度的溫度將組裝好的設(shè)備加熱60秒,。高溫為額外的鍵形成提供了活化能。

  • 清潔度:微?;蛴偷拇嬖跁?huì)阻止粘結(jié)的形成,。從等離子室中取出PDMS時(shí),避免接觸要粘合的表面

  • 表面粗糙度:光滑的表面可地增加粘合材料之間的接觸,,從而為硅氧烷鍵的形成提供了更多機(jī)會(huì),。調(diào)整您的軟光刻工藝,以確?;骞饣?。

  • 空氣與氧氣:由于活性氧的濃度較高,,因此氧氣比空氣更有效。此外,,來(lái)自環(huán)境的空氣每天容易產(chǎn)生濕度或顆粒的波動(dòng),,可能會(huì)不利地影響PDMS的粘合。

  • 等離子體處理不應(yīng)超過(guò)2分鐘,,因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的等離子體暴露會(huì)導(dǎo)致PDMS破裂并導(dǎo)致低分子量分子從本體遷移到表面,,從而減少親水性SiOH基團(tuán)的數(shù)量并導(dǎo)致鍵合弱或不*

  • 等離子處理后,應(yīng)立即使氧化的表面接觸,,以實(shí)現(xiàn)最牢固的結(jié)合

  • 等離子體處理(約1小時(shí))后,,PDMS表面會(huì)隨著時(shí)間恢復(fù)疏水性(老化)。



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