等离子处理技能是微流控芯片制作过程中最常用的键合技能,能够实现PDMS-玻璃的永久性贴合。等离子键合是把玻璃和PDMS表面进行等离子处理,改变玻璃和PDMS表面性子,同时可以显著改进PDMS表面的亲水性能,将PDMS和玻璃贴合后,实现稳定不可逆键合,如图2所示。
PDMS-玻璃键合示意图
PDMS-玻璃等离子键合事理

微流控芯片各组件制造完毕后利用等离子洗濯机进行键合组装,等离子键合技能事理如图1.3所示,等离子洗濯机中的氧气在高频电场中电离形成氧气等离子体,同时还存在有氧原子与臭氧,具有强氧化性,经由氧等离子体处理后的PDMS表面引入了亲水性子的-OH基团,使PDMS表面呈现出极强的亲水性子。同时玻璃或硅基底表面含有大量Si-O键,经氧等离子处理后,Si-O键被打断,在表面形成大量Si悬挂键并与空气中-OH结合形成Si-OH键。将经氧等离子处理后的PDMS与玻璃表面贴合,两个表面的Si-OH发生反应:2Si-OH®Si-O-Si+2H2O,PDMS与玻璃表面形成稳定的化学键,二者间的键合不可逆。
PDMS-玻璃等离子键合事理示意图
将制备好的单个组件通过等离子洗濯机完成键合的步骤如下:
(1)将玻璃片和PDMS芯片或两片PDMS芯片的待键合面 放在氧等离子体洗濯机中。
(2)调节等离子洗濯机功率为200W,氧气流量为100-200ml/min,进行1-2分钟洗濯。
(3)洗濯完毕后破真空取出组件,首先将PDMS置于玻璃中央位置,小心的赶走气泡,轻轻按压完成键合。
(4)将组装完毕的微流控芯片置于90℃热板加热10-15分钟,这将使组件间的化学键结合更稳定。
利用等离子洗濯机对玻璃和PDMS表面改性键合时,须要特殊把稳以下几点问题:
(1)等离子洗濯机腔室内的清洁,对玻璃和PDMS进行处理时,首先将须要改性的物品放入等离子洗濯机的腔室内,放入时,防止在玻璃和PDMS的表面留下指纹。仪器腔室内的杂质同样会污染样品表面,要把稳腔室内的清洁。
(2)等离子体处理后的韶光,等离子体处理后,表面的化学键开始重组,几分钟后,表面活性低落,导致PDMS和玻璃的键合强度低落。以是,不可在等离子洗濯机放气之后还将样品滞留于腔室内,必须立即取出进行贴合。
(3)贴合后热烘,为了使PDMS基板和导电玻璃基板打仗后更随意马虎发生化学链接,通过加热的办法加强化学链接的强度。
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