當(dāng)涉及微流體或微加工時(shí)，幾乎每個(gè)人都想到PDMS或聚二甲基硅氧烷。自1998年George Whitesides首次將PDMS引入微流體技術(shù)以來，PDMS已成為首選的主要材料，并且在微流體技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用。本文回顧了PDMS的一些優(yōu)勢(shì)以及PDMS在微流體技術(shù)中的作用。

1.PDMS材料特性

PDMS屬于有機(jī)硅家族，具有一些獨(dú)特的功能，這些功能已使PDMS成為微流體領(lǐng)域最理想的材料。透明性，生物相容性，柔韌性（楊氏彈性模量約為1-3 MPa），高氣體滲透性，低介電常數(shù)，低表面張力和低溶解度是PDMS的一些主要特性。

2.PDMS封合方式

PDMS的優(yōu)勢(shì)源于其在軟光刻方面的能力。首先，將PDMS基礎(chǔ)單體與其固化劑充分混合，然后對(duì)該預(yù)聚物進(jìn)行脫氣以除去所有氣泡，最后將其倒入模具中?？梢酝ㄟ^諸如光刻的常規(guī)方法或3D打印新技術(shù)來制造模具。無論模具類型如何，PDMS都可以從宏觀到納米復(fù)制模具上的特征。固化并從模具上剝離PDMS復(fù)制品后，PDMS零件應(yīng)通過平坦的表面密封。在這里，PDMS制造的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)開始發(fā)揮作用。封合PDMS復(fù)制品的技術(shù)多種多樣，例如共形接觸，物理粘合，真空粘合，氧等離子體鍵合，電暈表面活化， flame bonding, wet-bonding，粘合劑鍵合。這些方法中有些是可逆的，有些是不可逆的，可以根據(jù)應(yīng)用選擇。在大多數(shù)這些技術(shù)中，無需使用化學(xué)或溶劑來實(shí)現(xiàn)密封。PDMS與PDMS基材或其他基材的無化學(xué)或無溶劑粘合消除了對(duì)測(cè)試樣品造成化學(xué)污染的任何機(jī)會(huì)。

3.PDMS表面改性處理方法

PDMS軟光刻技術(shù)使研究人員能夠制造出具有多層PDMS的器件。此過程稱為“三明治”，這意味著可以將幾層PDMS復(fù)制副本相互堆疊以構(gòu)建更復(fù)雜的幾何形狀。在夾層中，可以在層之間添加其他組件，例如膜（多孔或無孔），以創(chuàng)建所需的設(shè)備。將這些膜粘合到PDMS的方法有多種：（1）首先可以通過硅烷分子（例如3-氨丙基三乙氧基硅烷）處理膜，然后將處理過的膜和PDMS都暴露在氧等離子體中并進(jìn)行粘合，（2）如果不尋求高壓，可以使用一些粘合劑（雙面膠帶或粘合劑）將膜附著到PDMS，以及（3）二氧化硅（SiO 2可以通過濺射將其涂覆在膜上，并使用氧等離子體將其結(jié)合至PDMS。

有很多策略可以調(diào)整PDMS的體積或表面性能。這使研究人員可以根據(jù)需要修改其PDMS設(shè)備。為了調(diào)整PDMS的整體性能，可以使用以下方法：（1）更改基料和固化劑的比例；（2）調(diào)整固化條件（溫度和時(shí)間）；（3）向PDMS中添加其他分子；（4） 以及在PDMS中添加諸如SiO 2之類的填料。調(diào)整這些參數(shù)會(huì)影響PDMS的整體性能，例如彈性，透明度，光熱效應(yīng)，折射率，電導(dǎo)率等等。P. Wolf等人撰寫的評(píng)論文章，全面回顧了PDMS批量或表面改性的所有不同技術(shù)。在大多數(shù)情況下，PDMS的表面改性是微流體領(lǐng)域的關(guān)注領(lǐng)域。最常見的方法是使用氧氣或空氣等離子體，電暈放電以及紫外線或臭氧暴露，以甲基為代價(jià)將硅烷醇（Si-OH）基引入到PDMS表面（Si–CH 3）。這導(dǎo)致在表面上形成幾納米的薄層（也可能包含一些裂紋），并使水接觸角降低到5°以下。當(dāng)需要持久的表面改性策略時(shí)，可以通過聚多巴胺（PDA），各種聚乙二醇（PEG）衍生物或基于硅烷的分子來定制PDMS的表面。使用這些方法之一，可以輕松實(shí)現(xiàn)PDMS表面的疏水性或親水性。文獻(xiàn)中有各種各樣的策略和技術(shù)可以調(diào)整PDMS的性能，這可以認(rèn)為是PDMS優(yōu)于其他用于微加工的材料的優(yōu)勢(shì)之一。

4.PDMS性能調(diào)整用法

調(diào)整PDMS的整體性能以提高其導(dǎo)電性已成為柔性和可拉伸電子學(xué)的研究主題。不同的填料（例如碳納米管，石墨，銀顆粒，納米線和金納米管）可添加到PDMS中，以達(dá)到更高的電導(dǎo)率。由于PDA導(dǎo)電，因此已將其涂在PDMS上以集成用于各種應(yīng)用的電化學(xué)傳感器。

5.PDMS在器官芯片中潛力

憑借器官芯片和微流體細(xì)胞培養(yǎng)平臺(tái)的起源，PDMS吸引了來自其他領(lǐng)域的研究人員的更多關(guān)注。DMS的表面已經(jīng)被PDA，明膠，膠原蛋白或纖連蛋白包被，以增強(qiáng)芯片內(nèi)部細(xì)胞的粘附，增殖和生長。此外，PDMS的表面首先可以通過PEG或硅烷分子或PDA作為連接基進(jìn)行修飾，然后將生物活性分子連接到連接基上，以實(shí)現(xiàn)特定的應(yīng)用，例如細(xì)胞分化或檢測(cè)分泌的生物分子。

PDMS可以滲透氧氣和二氧化碳等氣體。這導(dǎo)致了需要在血液和空氣之間進(jìn)行氣體交換的微流體血液充氧器的起源。PDMS膜可以通過將液體PDMS旋涂在平坦的基板（例如晶片）上來輕松制造。可以通過更改旋轉(zhuǎn)器的速度，固化劑比例和固化溫度來調(diào)整PDMS膜的性能。在不觀察針孔缺陷的情況下，可以生產(chǎn)出厚度約為1 ?m的PDMS膜。當(dāng)應(yīng)避免滲透性時(shí)，PDMS的厚度可以增加1 mm以上。

簡(jiǎn)而言之，PDMS在實(shí)現(xiàn)微流控中如此眾多的應(yīng)用中顯示了其潛力。使用PDMS的微細(xì)加工使我們能夠?qū)⒕哂泻?jiǎn)單設(shè)計(jì)的設(shè)備制造為具有非常復(fù)雜功能的設(shè)備。PDMS已被廣泛研究，這為每個(gè)人提供了豐富的資源來根據(jù)他們的需求優(yōu)化PDMS屬性。