等离子体处理对于聚丙烯微流控芯片粘接强度的影响

聚丙烯（Polypropylene，PP）材料是一种热塑性半结晶塑料，其具有价格低廉、易于加工成型以及生物兼容性良好等优点，因此 PP可以被用于微流控芯片的加工制作。微流控芯片是将通道、反应池等功能模块集成在微米尺度的一种微流体操作平台。

等离子体处理是利用等离子体中的高能态粒子打断聚合物表面的共价键，等离子体中的自由基则与断开的共价键结合形成极性基团，从而提高了聚合物表面活性。于此同时，等离子体对高分子聚合物表面存在物理刻蚀作用，导致聚合物表面的纳米尺度的微观结构发生变化。

等离子体表面改性可以发生在反应性气体或非反应气体中；当气体为O2、N2 等反应性气体时，聚合物与等离子体发生氧化反应生成大量含氧基团，例如羧基、羰基、羟基等。当气体为 He、Ar 等非反应气体时，惰性气体不能与聚合物反应，其主要利用等离子体的轰击作用使得聚合物表面生成大量自由基和交联结构。

聚合物等离子体改性机理

等离子体处理对聚合物表面的诱导改性不是一直保持的，改性处理的效果会随着时间的推移而逐渐减弱，最终恢复到未经处理的状态。由于聚合物表面的极性官能团具有不稳定性，并且随着时间逐渐衰减，导致改性后的聚合物表面会恢复至原本的未处理状态。

不同处理时间接触角的变化

对不同氧等离子体参数下处理聚丙烯的表面润湿性进行评估，对等离子体处理的时效性进行了记录分析，经过氧等离子体处理后的聚丙烯表面润湿性在处理 24 小时后大约下降了5%，在处理 30 天后下降达到了 18%。但氧等离子体处理后 30 天的样品接触角依然低于未处理的样品。

实验使用的PLUTO-F等离子清洗机

PP 薄膜表面接触角与等离

子体射频功率的关系

PP 薄膜表面接触角与

等离子体处理时间的关系

等离子体处理时间越长，PP 薄膜的接触角越小。当等离子体处理时间多于120 s 后，PP 薄膜接触角的下降幅度变小。