應(yīng)用領(lǐng)域

Harrick等離子清洗機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括材料科學(xué)，聚合物科學(xué)，生物醫(yī)學(xué)，微流體技術(shù)，鈣鈦礦太陽能電池制備，光學(xué)器件，顯微鏡，牙科以及其他醫(yī)學(xué)研究等。

 離子表面改性

表面改性的好處

通過等離子處理來附著或吸附官能團(tuán)用以處理表面，改變特定應(yīng)用的表面性能。根據(jù)所使用的工藝氣體來定制引入官能團(tuán)，然后可以使用適當(dāng)?shù)臍怏w將表面潤濕性更改為親水性或疏水性。潤濕性的提高，通過改善表面的覆蓋范圍和涂層的延展性以及增強(qiáng)兩個(gè)表面之間的附著力，為后續(xù)處理（例如膜的沉積或分子吸附）做好準(zhǔn)備。

等離子處理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照

硼硅酸鹽玻璃上的水滴接觸角比較，等離子處理前（左圖），等離子處理后（右圖）

（實(shí)驗(yàn)結(jié)果來源：A. L. Sumner, et al. Phys. Chem (2004) 6: 604. DOI:10.1039/b308125g. Reproduced by permission of the Royal Society of Chemistry.）

圖1. 在100μm厚的聚己內(nèi)酯（PCL）納米纖維墊上使用Harrick等離子清洗機(jī)，羧基（COOH）的表面密度與空氣等離子體處理時(shí)間的關(guān)系。羧基（COOH）層有助于將明膠分子移植到PCL納米纖維墊上，從而可用作組織工程支架。

圖2.  在聚醚醚酮（PEEK）上使用Harrick等離子清洗機(jī)，水滴接觸角與N 2/O 2等離子體處理時(shí)間的關(guān)系。等離子處理20秒后，PEEK表面變?yōu)橛H水性。

圖3.  在聚四氟乙烯（PTFE）上使用Harrick等離子清洗機(jī)，水滴接觸角與O 2等離子體處理時(shí)間的關(guān)系，表明疏水性增加。等離子體處理會(huì)產(chǎn)生納米級(jí)粗糙度，從而增加疏水性。

應(yīng)用范例

可以對(duì)表面進(jìn)行等離子體處理，以改變表面化學(xué)性質(zhì)，但不影響材料的整體性能。因此，等離子體處理可以應(yīng)用于多種材料以及復(fù)雜的表面幾何形狀。以下是我們的等離子清洗機(jī)處理過的示例應(yīng)用和樣品：

• 通過氧化和形成羥基（OH）使表面親水

• 通過沉積含氟基團(tuán)（CF，CF 2，CF 3）使表面疏水

• 表面圖案化，表面上的親水/疏水區(qū)域交替進(jìn)行組合

• 將功能性聚合物或端基接枝到等離子體活化的表面上

• 通過等離子處理的生物材料或組織支架，可促進(jìn)細(xì)胞粘附和細(xì)胞增殖

• 通過等離子體沉積聚合物層

加工方法

空氣或氧氣（O 2）氣體通常用于等離子體清潔和表面活化。空氣或O 2等離子體通過與高活性氧自由基的化學(xué)反應(yīng)以及高能氧離子的燒蝕來去除有機(jī)污染物。等離子體還促進(jìn)表面上的羥基化（OH基），使表面更具親水性并提高表面潤濕性。

水蒸氣（H 2 O）也可用于引入羥基，并使表面更親水。等離子系統(tǒng)需要使用特殊的氣體輸送處理。對(duì)于對(duì)水分敏感的樣品，不建議使用H 2 O等離子體。

備選的，氬氣等離子體可以優(yōu)選用于表面活化，表面（例如金屬）的進(jìn)一步氧化。氬氣等離子體通過離子轟擊，和表面上污染物的物理消融進(jìn)行清潔，并且還可以通過暴露于空氣后等離子體活化的表面進(jìn)行反應(yīng)來提高表面親水性。

可以在表面上施加四氟化碳（CF 4）等離子體，以形成含氟基團(tuán)（CF，CF 2，CF 3）的疏水涂層。氟化等離子體減少了表面上親水性極性端基的數(shù)量并降低了表面潤濕性。若使用氟化氣體，則需要用石英室代替標(biāo)準(zhǔn)的耐熱玻璃室。

另外，對(duì)于硼硅酸鹽玻璃中痕量雜質(zhì)的潛在污染，建議使用石英腔室。

以下是Harrick等離子清洗機(jī)建議處理的工藝條件（可能需要進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)才能確定Z JIA工藝條件）：

• 壓力：100毫托至1托

• 射頻功率：中或高

• 處理時(shí)間：1-3分鐘

• 等離子處理后應(yīng)立即使用表面（若長時(shí)間暴露于空氣中，經(jīng)過等離子體處理的表面可能會(huì)恢復(fù)其未經(jīng)處理的表面特性）