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基于PDMS-PMMA材料的微流控芯片等離子體鍵合工藝
在 PDMS-PMMA 復(fù)合式芯片的制備過程中，最為關(guān)鍵的問題是芯片不同材質(zhì)間的封合，即鍵合工藝，也是微流控芯片技術(shù)的重要研究方向之一。
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在 PDMS-PMMA 復(fù)合式芯片的制備過程中，最為關(guān)鍵的問題是芯片不同材質(zhì)間的封合，即鍵合工藝，也是微流控芯片技術(shù)的重要研究方向之一。目前用于 PDMS-PMMA 復(fù)合式芯片鍵合技術(shù)主要有黏結(jié)劑、等離子體技術(shù)和紫外臭氧光照改性法等。相較于其他鍵合方法，等離子體技術(shù)不僅在材料表面引入基團(tuán)，而且可實(shí)現(xiàn)在一定條件下快速高效直接鍵合的目的
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研究人員在 PMMA 和 PDMS 上通過等離子體處理和化學(xué)修飾的方法，從而引入基團(tuán)進(jìn)行一系列化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了 PMMA 與 PDMS 的成功鍵合。通過氧氣等離子體活化增強(qiáng) PMMA 和 PDMS表面的親水性，隨后加入四乙氧基硅 (TEOS) 溶液，在 PMMA 表面形成二氧化硅層，從而實(shí)現(xiàn)了PMMA 與 PDMS 的不可逆鍵合。
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等離子處理的 PMMA 表面上的羥基經(jīng)硅烷化反應(yīng)組裝上偶聯(lián)劑中的硅氨基 (Si—NH 2 )，然后二次等離子體處理硅烷化后的 PMMA，將帶有氨基官能團(tuán)的烷基硅分子降解為硅羥基 (Si—OH) ，用于與等離子處理后的PDMS 的硅羥基發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)鍵合，其反應(yīng)式為:2Si—OH → Si—O—Si+2H 2 O
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E
鍵合效果評估
由于 PMMA 和 PDMS 都是透明的，用肉眼很難檢查粘接質(zhì)量。本試驗(yàn)用 5 mL 注射泵通過進(jìn)液孔(注射入口) a、b、c、d,e 注入溴酚藍(lán)液體進(jìn)入流道 中，在視頻顯微鏡下觀察流道是否存在泄漏的現(xiàn)象
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未處理的 PMMA 蓋片其表面比較粗糙，經(jīng)等離子處理后其表面變得比較光滑,經(jīng)處理后對 PMMA 表面沒有造成破壞性的影響，反而在其上面形成了連續(xù)的光滑涂層，從而提高表面親水性，更有利于芯片的鍵合
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關(guān)于時(shí)效
PDMS 等離子處理時(shí)間＞10 s 時(shí)其接觸角＜10°，可保證鍵合有效進(jìn)行，因此等離子處理時(shí)間均＞10 s， 隨放置時(shí)間的增加，不同等離子處理時(shí)間下接觸角均成上升趨勢，表明等離子處理后隨時(shí)間增加，材料表面親水性明顯降低; 在等離子處理后，接觸角可保持一定時(shí)間， 20 min 內(nèi)不同等離子處理時(shí)間下接觸角均可保持＜10°，24 h 內(nèi)接觸角＜60°。