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通过等离子表面处理设备_改善微流控芯片键合工艺的性能!

       通过等离子表面处理设备是否可以改善微流控芯片键合工艺的性能 ? 那由小编和大家探讨一下  微流控芯片键合工艺 。
       随着微流控技术研究的不断深入,微流控芯片的制作工艺也得到迅猛发展,其中高分子聚合物因其选择性多、成本低、可批量生产等优势而作为 “一次性”使用微流控芯片的主要原材料。由高分子聚合物制备的微流控芯片现已广泛应用于生物/化学分析、药物筛选、临床医学检测等诸多领域,并取得了良好的使用效果。但大多数微流控芯片制作材料是单一的高分子聚合物,实际使用效果往往受到限制,而采用复合式高分子聚合物材料制备微流控芯片,则可以利用不同材料之间的优势互补,充分改善微流控芯片性能,这也是微流控芯片制备工艺的主要发展方向之一,如采用聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、聚二甲基硅氧烷 (PDMS)、聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等具有刚性强、吸附力弱且光学性能好的材料,构建复合式芯片。复合式芯片兼具多种材料的优点,可极大适应生物检测的多样性。

等离子表面处理设备

      复合芯片材料采用适合于生物医学检验的 PDMS-PMMA 芯片。 在 PDMS-PMMA 复合式芯片的制备过程中,关键的问题是芯片不同材质间的封合,即键合工艺,也是微流控芯片技术的重要研究方向之一。目前用于 PDMS-PMMA 复合式芯片键合技术主要有黏结剂、等离子体技术和紫外臭氧光照改性法等。

       PDMS 表面进行等离子表面处理设备清洗后,高能量的等离子体作用于 PDMS 表 面,在其上形成 Si—O 结构,改善了 PDMS 的表面疏水性。随着时间的延长,低分子量的单体会缓慢扩散至 PDMS 膜表面,表面的 Si—O 结构向本体扩散,表面疏水性逐渐消失。因此,在进行 PDMS 键合时,一定要把握键合时间,在等离子处理完成后的有效时间内完成键合。另外,从表 1 整体来看,随着放置时间的增加,等离子处理时间过长或过短,接触角大小相对较大,说明处理时间的选取也是至关重要的。

        经等离子表面处理设备清洗后的 PMMA 表面上存在大量的羟基,更有利于硅烷化反应组装上偶联剂中的硅氨基。对未硅烷化 PMMA 的不同时间处理的接触角恢复情况进行研究,结果如表 2 所示,随着放置时间的延长,接触角呈逐渐增大趋势; 等离子处理时间越长,其接触角初始值越小,相同静止时间内接触角恢复值也较小。试验表明,在对未硅烷化 PMMA 进行等离子处理时,应适当增加处理时间,减小放置时间。 
        硅烷化 PMMA PMMA 的硅烷化预处理过程中需要进行一定时间的等离子处理,测量接触角从初始的 80°降为 10°以下,接着进行硅烷化反应,完成反应后 PMMA 基片待用。
        经过等离子表面处理设备清洗后,聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 盖片和聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 基片的复合式微流控芯片键合的稳定性显著增强了。利用红外光谱和扫描电镜对处理前后的 PMMA 进行表征,确定硅烷化等离子方法的可行性; 同时对 PDMS、PMMA 和硅烷化 PMMA 不同等离子处理时间的接触角及接触角恢复情况进行测量,采用正交试验法得到了较大键合力所需的等离子处理时间以及有效操作时域。


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