二氧化硅納米粒子摻雜對(duì)PDMS性能影響研究.pdf

1、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)是一種有機(jī)硅聚合物，具有生物兼容性好、價(jià)格低廉、制作簡(jiǎn)單、透光性好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于制造微流控芯片。但是，PDMS的熱膨脹系數(shù)大、彈性模量小，使得PDMS的熱和機(jī)械穩(wěn)定性差，從而限制了PDMS的實(shí)際使用。例如，金屬微電極作為微流控芯片的主要組成部分，但是，由于PDMS的熱和機(jī)械穩(wěn)定性差，導(dǎo)致在PDMS表面沉積用于制作微電極的金屬薄膜時(shí)，薄膜會(huì)產(chǎn)生褶皺或者裂紋。為了改善

2、PDMS的熱和機(jī)械穩(wěn)定性，本文提出了一種在PDMS中摻雜二氧化硅納米粒子進(jìn)行PDMS改性的方法。
　　首先，本文研究了二氧化硅納米粒子的摻雜對(duì)PDMS性能的影響規(guī)律。利用溶液混合的方法，分別往PDMS中摻雜了A380氣相二氧化硅和MCM-41介孔二氧化硅兩種納米粒子。通過摻雜二氧化硅納米粒子，PDMS的熱和機(jī)械穩(wěn)定性得到了顯著提高。當(dāng)在PDMS中摻雜20wt％ MCM-41二氧化硅納米粒子時(shí)，熱膨脹系數(shù)降低到241ppm/℃，而彈

3、性模量增加到9.44MPa。此外，本文還研究了摻雜二氧化硅納米粒子對(duì)于PDMS溶脹性和透光性的影響。摻雜納米粒子使得PDMS的交聯(lián)密度變大，導(dǎo)致PDMS在有機(jī)溶劑中的溶脹度明顯降低。但是，由于二氧化硅納米粒子會(huì)導(dǎo)致光散射，使得PDMS的透光性變差。
　　接著，本文利用摻雜了二氧化硅納米粒子的PDMS，制作了一種集成銅微電極的傳感微芯片。由于二氧化硅納米粒子的摻雜，改善了PDMS的熱和機(jī)械性能，使得沉積在PDMS表面上的銅薄膜褶皺幅

4、度明顯減緩。摻雜20 wt％ MCM-41二氧化硅納米粒子的PDMS表面上的銅薄膜輪廓最大高度為185nm，比純PDMS表面上的銅薄膜輪廓最大高度降低了35％。而且，在利用導(dǎo)電銀漿將銅引線粘接到微電極的焊盤上時(shí)，發(fā)現(xiàn)純PDMS表面上的銅電極容易產(chǎn)生斷裂，而摻雜了二氧化硅納米粒子的PDMS表面上的銅電極則不易發(fā)生斷裂，進(jìn)一步說明了摻雜二氧化硅納米粒子的PDMS穩(wěn)定性得到了提高。
　　最后，利用該P(yáng)DMS傳感微芯片，采用循環(huán)伏安法，分

5、別測(cè)試了葡萄糖、精氨酸和亮氨酸等三種樣品，并與相同結(jié)構(gòu)的玻璃傳感微芯片進(jìn)行了對(duì)比分析。利用PDMS傳感微芯片，獲得的葡萄糖、精氨酸和亮氨酸的檢出限分別為8.05μmol/L、8.7μmol/L和75.8μmol/L，線性范圍分別為0.25-5mmol/L、0.25-2mmol/L和0.25-5mmol/L，片內(nèi)和片間重復(fù)性良好。上述檢測(cè)數(shù)據(jù)與玻璃傳感微芯片相比，基本相當(dāng)。表明利用本文提出的摻雜二氧化硅納米粒子的方法，制作的PDMS電化學(xué)