【摘 要】
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聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种有机硅橡胶,具有良好的柔韧性、耐腐蚀性等优点。但是PDMS具有天然的疏水性,表面极性低,容易吸附杂质等缺陷。限制了其在微流控、键合、柔性基底等领域的进一步发展。利用等离子体技术将PDMS改性成具有亲水性表面的方法可以扩大其应用范围。然而这种亲水性能是不稳定的,极易在短时间内退化为疏水状态,且机理尚不清晰。因此,本文对PDMS表面疏水性能的进行探究。对微波等离子体改性
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聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种有机硅橡胶,具有良好的柔韧性、耐腐蚀性等优点。但是PDMS具有天然的疏水性,表面极性低,容易吸附杂质等缺陷。限制了其在微流控、键合、柔性基底等领域的进一步发展。利用等离子体技术将PDMS改性成具有亲水性表面的方法可以扩大其应用范围。然而这种亲水性能是不稳定的,极易在短时间内退化为疏水状态,且机理尚不清晰。因此,本文对PDMS表面疏水性能的进行探究。对微波等离子体改性PDMS前后润湿性影响因素进行分析,并对PDMS与玻璃片进行不可逆键合,采用正交试验表获取最佳键合工艺参数。最后利用模塑法来制备柔性SERS基底,以纳米银作为增强因子,对三聚氰胺水溶液进行快速及重复检测。具体工作如下:首先,创新性的搭建了具有二维精确扫描的微波等离子体实验系统。该系统由等离子体电源模块、喷嘴及定位模块和式样二维扫描模块等部分组成。通过电动高精度二维位移平台实现微波等离子体对样品的大面积循环扫描,提高了处理效率。对PDMS进行亲水改性,结果表明:随着微波空气等离子体处理时间的增加,PDMS接触角随之减小。当等离子体的射频功率达到60 W~80 W时,处理时间为50 s,为最佳改性工艺参数。其次,利用搭建的微波等离子体实验系统,在大气压下,改变氮气等离子体的射频功率和处理时间来探究PDMS的疏水性恢复。通过静态水接触角测量改性前后PDMS接触角变化。通过金相显微镜和扫描电子显微镜分析改性表面的形貌,通过红外光谱分析改性前后官能团的变化。结果显示:PDMS经过微波氮气等离子体处理后的接触角大约为103°。在一定范围内,随着射频功率和处理时间的增加,PDMS的疏水性恢复变得缓慢。但当射频功率和处理时间到达一定值时,会使PDMS表面结构发生破坏,表面有褶皱和裂纹的出现,且有氨基官能团的产生。内部低分子链的聚合物(LMW)扩散到PDMS的表面,覆盖住了亲水表面,加速了PDMS疏水性恢复。最后,利用氧气等离子体清洗机实现PDMS与玻璃片的不可逆键合来制备柔性SERS(表面增强拉曼)基底。通过正交试验探究最佳的键合工艺参数。结果表明影响键合面积百分比效果的主要因素是气体流量,其次为处理时间,功率最小。在功率为100 W、处理时间90 s,气体流量30 sccm时,为最佳键合面积百分比,可达到98.23%。利用模塑法制备SERS基底的微流动管道,将水热合成法制备的纳米银粒子使用提拉装置涂覆到微流动管道中,最终实现对10-2 mol/L和10-3 mol/L的三聚氰胺水溶液的快速和重复检测。图[47]表[12]参[85]
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