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PDMS芯片的封合和表面改性

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      微加工得到的PDMS微流管道是开放的,为了使微流管道封闭,需要通过可靠的封合,形成微流管路才能用于微分析系统中。在封合的过程中,应该注意不能堵塞沟道,不能漏液,不能改变沟道的尺寸等问题。

       根据原理的不同,PDMS封接可以分为物理封接和化学键合两种。前者主要指材料之间的物理熔合,如材料之间在加热条件下的表面熔融,或者借助其他粘合剂实现粘合。后者是指由于表面之间的化学反应形成化学共价键,从而实现封接,如等离子体氧化和紫外线照射处理等。等离子体氧化处理可使PDMS表面形成O-Si-O共价键,可实现PDMS的永久封接,可承受压力为206.84~344.74Pa(30~50psi)。但由于等离子体氧化处理需要昂贵的设备支持,所以下面主要介绍采用热键合这种封接方式,并通过紫外照射对PDMS进行表面改性处理。

热键合

PDMS的热键合是把粘接好的PDMS微流管道芯片放入到恒温烘箱里面,通过加热,增加分子间的作用力,提高热扩散的效果,通过扩散效应键合微沟道和基底的PDMS,通过测试实验,达到很好的封接效果。

紫外照射表面改性

PDMS微流管道可以利用紫外线活化,来提高封合效果。PDMS微流控芯片表面改性的方法有等离子体处理、氧化PDMS的硅烷化、聚合接枝、聚电解质涂层、洗涤剂或季铵类吸附、化学气相镀膜、紫外照射改性等。本文采用紫外光照射进行改性处理,使PDMS的亲水性得到改善。紫外处理不仅可以改善亲水性,还可以增加PDMS之间的粘结强度,并实现永久封合。这种方法与等离子体氧化处理相比,具有设备简单,成本低,操作方便等优点。

PDMS微沟道粘接在有机玻璃基底的PDMS上,主要是通过范德华力粘在一起的,粘接强度很低,可承受压力10g/cm,为了增强粘接能力,本文介绍的是通过热键合和紫外线照射的方法处理之后可以承受90g/cm的压力。把放在干燥皿中的PDMS芯片放入65℃的恒温烘箱加热60min,取出模型,然后用11w的紫外灯在距离灯管10cm的地方照射60min。照射完之后把模型放于干燥皿中48h,PDMS芯片实现比较可靠的封合。



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