改善芯片长期稳定性与耐用性
等离子处理不仅优化芯片 “初始性能”,还能通过表面改性提升其在复杂应用环境中的稳定性。
1. 减少表面老化,维持性能长效性
未处理的 PDMS 芯片存在 “疏水性恢复” 问题:亲水处理后的 PDMS 表面,内部未被处理的低能分子链(Si-(CH₃)₂)会逐渐向表面迁移,导致亲水性在数小时至数天内退化。通过 “等离子处理 + 后续交联”(如紫外固化、硅烷化修饰),可在活性表面形成稳定的交联层,抑制分子链迁移,使亲水性维持数月以上;同时,等离子刻蚀形成的微观粗糙结构可 “锚定” 活性基团,减少其脱落。
2. 增强表面耐腐蚀性,适配复杂样本处理
在处理酸性(如细胞培养液 pH=5.5)、碱性(如某些化学反应液 pH=10)或有机溶剂(如甲醇、乙醇)样本时,未处理的塑料芯片表面易被腐蚀,导致通道变形或表面基团脱落。等离子处理(尤其是氩气等惰性气体等离子体)可在芯片表面形成 “致密化层”,或通过反应性气体引入耐腐蚀基团(如氟基,通过四氟化碳等离子体引入),提升芯片对酸碱、有机溶剂的耐受性,延长使用寿命。
适配多场景应用,拓展芯片功能边界
等离子处理的 “灵活性”(可通过调整气体种类、处理时间、功率等参数调控效果),使其能适配不同应用场景的个性化需求:
适配 “微液滴芯片”:通过氟气等离子体处理,可使芯片表面形成超疏水层(接触角>150°),让水溶液在油相(如矿物油)中自发形成均匀的微液滴,且液滴不易与通道壁粘连,适配高通量药物筛选、单分子反应等场景。
助力 “芯片实验室(Lab-on-a-Chip)” 集成化:在集成了微泵、微阀、电极的复杂芯片中,等离子处理可选择性地对 “功能区域” 改性 —— 例如,仅对 “检测区” 进行亲水处理以增强分子吸附,对 “流道区” 进行适度亲水以保障液体流动,对 “电极区” 进行惰性气体等离子处理以减少表面氧化,实现多功能模块的协同工作。
总结
等离子处理通过 “物理刻蚀 + 化学改性” 的双重作用,从表面特性、核心功能、稳定性到应用适配性全方位优化微流控芯片性能,是解决芯片 “液体操控难、键合不密封、生物相容性差、检测灵敏度低” 等关键问题的核心技术。其优势在于 “精准可控”(通过参数调整实现定制化改性)和 “绿色环保”(无需有机溶剂,无二次污染),因此成为微流控芯片从实验室研发走向工业化量产的 “关键支撑技术” 之一。