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 2 ）等離子體中被氧化。空氣或O 2  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

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。“通過(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。

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。

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

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。

• 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：微粒或油的存在會(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，以確保基板光滑。

• 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）。