应用领域

Harrick等离子清洗机应用领域广泛，包括材料科学，聚合物科学，生物医学，微流体技术，钙钛矿太阳能电池制备，光学器件，显微镜，牙科以及其他医学研究等。

 离子表面改性

表面改性的好处

通过等离子处理来附着或吸附官能团用以处理表面，改变特定应用的表面性能。根据所使用的工艺气体来定制引入官能团，然后可以使用适当的气体将表面润湿性更改为亲水性或疏水性。润湿性的提高，通过改善表面的覆盖范围和涂层的延展性以及增强两个表面之间的附着力，为后续处理（例如膜的沉积或分子吸附）做好准备。

等离子处理的实验结果对照

硼硅酸盐玻璃上的水滴接触角比较，等离子处理前（左图），等离子处理后（右图）

（实验结果来源：A. L. Sumner, et al. Phys. Chem (2004) 6: 604. DOI:10.1039/b308125g. Reproduced by permission of the Royal Society of Chemistry.）

图1. 在100μm厚的聚己内酯（PCL）纳米纤维垫上使用Harrick等离子清洗机，羧基（COOH）的表面密度与空气等离子体处理时间的关系。羧基（COOH）层有助于将明胶分子移植到PCL纳米纤维垫上，从而可用作组织工程支架。

图2.  在聚醚醚酮（PEEK）上使用Harrick等离子清洗机，水滴接触角与N 2/O 2等离子体处理时间的关系。等离子处理20秒后，PEEK表面变为亲水性。

图3.  在聚四氟乙烯（PTFE）上使用Harrick等离子清洗机，水滴接触角与O 2等离子体处理时间的关系，表明疏水性增加。等离子体处理会产生纳米级粗糙度，从而增加疏水性。

应用范例

可以对表面进行等离子体处理，以改变表面化学性质，但不影响材料的整体性能。因此，等离子体处理可以应用于多种材料以及复杂的表面几何形状。以下是我们的等离子清洗机处理过的示例应用和样品：

• 通过氧化和形成羟基（OH）使表面亲水

• 通过沉积含氟基团（CF，CF 2，CF 3）使表面疏水

• 表面图案化，表面上的亲水/疏水区域交替进行组合

• 将功能性聚合物或端基接枝到等离子体活化的表面上

• 通过等离子处理的生物材料或组织支架，可促进细胞粘附和细胞增殖

• 通过等离子体沉积聚合物层

加工方法

空气或氧气（O 2）气体通常用于等离子体清洁和表面活化。空气或O 2等离子体通过与高活性氧自由基的化学反应以及高能氧离子的烧蚀来去除有机污染物。等离子体还促进表面上的羟基化（OH基），使表面更具亲水性并提高表面润湿性。

水蒸气（H 2 O）也可用于引入羟基，并使表面更亲水。等离子系统需要使用特殊的气体输送处理。对于对水分敏感的样品，不建议使用H 2 O等离子体。

备选的，氩气等离子体可以优选用于表面活化，表面（例如金属）的进一步氧化。氩气等离子体通过离子轰击，和表面上污染物的物理消融进行清洁，并且还可以通过暴露于空气后等离子体活化的表面进行反应来提高表面亲水性。

可以在表面上施加四氟化碳（CF 4）等离子体，以形成含氟基团（CF，CF 2，CF 3）的疏水涂层。氟化等离子体减少了表面上亲水性极性端基的数量并降低了表面润湿性。若使用氟化气体，则需要用石英室代替标准的耐热玻璃室。

另外，对于硼硅酸盐玻璃中痕量杂质的潜在污染，建议使用石英腔室。

以下是Harrick等离子清洗机建议处理的工艺条件（可能需要进行一些实验才能确定Z JIA工艺条件）：

• 压力：100毫托至1托

• 射频功率：中或高

• 处理时间：1-3分钟

• 等离子处理后应立即使用表面（若长时间暴露于空气中，经过等离子体处理的表面可能会恢复其未经处理的表面特性）