在通過從母模進(jìn)行仿制模制來對(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  等離子體通過與高反應(yīng)性氧自由基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并通過高能氧離子進(jìn)行燒蝕來去除有機(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

• 用于醫(yī)學(xué)研究的臨床診斷和藥物篩選

• 在細(xì)胞長度尺度上操縱液體

• 細(xì)胞培養(yǎng)，組織培養(yǎng)，類器官研究

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)增加了基材的潤濕性。表面潤濕性的提高增強(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，可通過等離子體處理裝置通過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)過程和制造技術(shù)一樣，即使等離子處理類似的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。不要拉開并調(diào)整對(duì)齊方式，因?yàn)檫@會(huì)破壞鍵的形成。用力過大可能會(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2分鐘，因?yàn)殚L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）。