聚二甲基硅氧烷（PDMS）具有天然的气体渗透性、理化稳定性和生物相容性，是微流控和微接触印刷[2]等微/纳米装置常见的基础材料，同时也在医疗假体植入和修复等方面扮演着重要的角色。但其具有天然的疏水性,容易黏附非极性物质，产生非特异性吸附等不足。因此，将PDMS疏水性表面转化为亲水性，可进一步拓展其应用领域。

目前，能够实现PDMS的表面改性方法多样，主要有紫外/臭氧改性法、等离子表面处理法、表面活化剂法、接枝共聚法和电晕放电仪法等技术。等离子表面处理是一种常用的PDMS改性处理方法，同时也是一种被频繁使用的芯片封装方式，适用于PDMS和玻璃、PDMS和PDMS之间，属于不可逆封装方式。本文将详细介绍等离子表面处理方法的原理及其优缺点。

PDMS薄膜等离子表面处理

由于PDMS薄膜具有疏水性，液滴在其表面铺展范围较小，液体吸附效果不够理想，因此，可以选用等离子表面处理设备对其表面进行处理，可以提高PDMS薄膜的表面能，扩大液滴的铺展范围。

等离子体(Plasma)是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的电子组成的离子化气体状物质。等离子表面处理是指非聚合性气体在等离子的状态下对高分子聚合物材料表面作用的化学过程和物理过程。

在等离子表面处理装置中，随着气体愈来愈稀薄，分子间距及分子或离子的自由运动距离也愈来愈长，受电场作用，它们发生碰撞而形成等离子体，这些离子的活性很高，其能量足以破坏几乎所有的化学键，在任何暴露的表面引起化学反应，等离子体产生的氧自由基非常活跃，容易与碳氢化合物反应，使得PDMS表面非极性硅氧烷（SiCH3）转化成极性的硅烷醇（SiOH），硅烷醇（SiOH）是一种亲水性的基团（图1.1）。

图1.1 PDMS 等离子表面处理

亲水角是衡量液体对物体表面润湿程度的量度，是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角。

使用接触角测量仪对等离子处理前后的PDMS薄膜的接触角进行测试，可以得到PDMS薄膜润湿性的变化，测量结果如图1.2所示，未经处理的PDMS薄膜接触角约为116°，显示疏水性，去离子水滴在经过处理的PDMS薄膜上后完全铺展，显示出亲水性。

图2.2 PDMS薄膜等离子表面处理前后润湿性能对比

但利用等离子表面处理技术处理后的PDMS薄膜表面具有的亲水性是短暂的，放置空气中数小时后，表面润湿程度逐渐由亲水性恢复至疏水性。该方法对环境无污染，对样品生物性能破坏小，应用前景好。