在通過從母模進行仿制模制來對PDMS基板進行圖案化之后，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性氧自由基發(fā)生化學反應并通過高能氧離子進行燒蝕來去除有機碳氫化合物。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微流控設備的制造，例如：

• 研究微米級的化學反應和流體流動

• 生物體或化學物種的檢測

• 用于醫(yī)學研究的臨床診斷和藥物篩選

• 在細胞長度尺度上操縱液體

• 細胞培養(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間的關系。

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"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，這些官能團增加了基材的潤濕性。表面潤濕性的提高增強了微流體裝置內(nèi)的流體流動，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。建議在等離子處理的15分鐘到一個小時內(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）。

實驗結(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（可能需要進行一些實驗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

• 處理時間：15-60秒

• 與實驗過程和制造技術一樣，即使等離子處理類似的PDMS材料，用戶報告的等離子處理條件也有很大差異。

• 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)整對齊方式，因為這會破壞鍵的形成。用力過大可能會使微流體通道塌陷。

• 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：微粒或油的存在會阻止粘結(jié)的形成。從等離子室中取出PDMS時，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會。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，可能會不利地影響PDMS的粘合。

• 等離子體處理不應超過2分鐘，因為長時間的等離子體暴露會導致PDMS破裂并導致低分子量分子從本體遷移到表面，從而減少親水性SiOH基團的數(shù)量并導致鍵合弱或不*

• 等離子處理后，應立即使氧化的表面接觸，以實現(xiàn)最牢固的結(jié)合

• 等離子體處理（約1小時）后，PDMS表面會隨著時間恢復疏水性（老化）。