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(yáng)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
通過(guò)等離子處理來(lái)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(lái)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(rùn)濕性更改為親水性或疏水性。潤(rùn)濕性的提高,通過(guò)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(lái)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。
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(guò)的示例應(yīng)用和樣品:
通過(guò)氧化和形成羥基(OH)使表面親水
通過(guò)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(guò)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(guò)等離子體沉積聚合物層
空氣或氧氣(O 2)氣體通常用于等離子體清潔和表面活化??諝饣騉 2等離子體通過(guò)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(lái)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(rùn)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?xún)?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(guò)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(guò)暴露于空氣后等離子體活化的表面進(jìn)行反應(yīng)來(lái)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(rùn)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(zhǎng)時(shí)間暴露于空氣中,經(jīng)過(guò)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)
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