PDMS

Polydimethylsiloxan, abgekürzt PDMS ist ein Polymer der Klasse der Silikone und insbesondere ein besonders häufig und vielfältig verwendetes. Alle Silikonen gemeinsam ist die sich wiederholende Siloxan-Einheit, die aus jeweils einer Si-O-Gruppe besteht. An das Siliziumatom können vielerlei Seitengruppen gebunden sein. Bei PDMS sind dies Methylgruppen CH3. An das Polymer können unterschiedliche Kettenenden angekoppelt sein. Häufig ist die die Trimethylsiloxyl-Gruppe Si-SH3. Das Kürzeste Molekül, das nur aus den beiden Endgruppen ohne Dimethysiloxanl-Monomereinheiten besteht, ist Hexamethyldisiloxan HMDSO und hat erhebliche Bedeutung als Prozessgas für die hydrophobe Plasmabeschichtung.

PDMS sind lineare Polymere, die bis zu sehr hohen Molmassen flüssig sind. Sie können aber vernetzt werden und haben dann elastomere Eigenschaften.

PDMS ist ein fast inertes Polymer, welches hochresistent gegen Oxidation ist, es kann ebenso als elektrischer Isolator in der organischen Elektronik (Mikroelektronik oder Polymerelektronik) eingesetzt werden, als auch in der biologischen Mikroanalytik.

Eine der häufigsten Anwendungen von Niederdruckplasma bei PDMS findet sich im Gebiet der mikrofluidische Systeme, hierbei wird ein bestimmtes Polydimethysiloxan (beispielsweise Sylgard 184) der Anwendung entsprechend vom Kunden strukturiert, danach kann eine Plasmabehandlung stattfinden und der PDMS-Chip irreversibel auf eine Glasplatte, eine Siliziumoberfläche oder sonstige Substrate aufgebracht werden.

Vorteile der Plasmavorbehandlung bei mikrofluidischen Systemen:

  • Kurze Prozesszeit
  • irreversible Verbindungen vom PDMS zur Substratoberfläche, dadurch Bildung von undurchlässigen Kanälen des mikrofluidisches Bauteils
  • Hydrophilierung des PDMS und der Substratoberfläche, dadurch vollständige Benetzung der Kanäle
  • Gestaltung von hydrophilen-hydrophoben Bereichen

Anwendungen mikrofluidischer Systeme:

  • Erforschung von chemischen Reaktionen und Strömung von Flüssigkeiten im Mikromaßstab
  • Erfassung von biologischen Organismen
  • Schnelle klinische Diagnosen und Drogen Kontrolle bei medizinischen Untersuchungen

Prozessparameter für die Vorbehandlung von PDMS

  • Prozessgas: Sauerstoff (O2) oder Raumluft
  • Druck: 0,1 – 1,0 mbar
  • Generator: 13,56 MHz mit einer Leistung zwischen 50 – 300 W
  • Prozesszeit: 10 – 60 Sekunden

Referenzen die Anlagen von Diener electronic GmbH + Co. KG für die Vorbehandlung von mikrofluidischer Systeme aus PDMS verwenden:

  • Olaf Dössel, Wolfgang C. Schlegel. “World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering September 7 - 12, 2009 Munich, Germany: Vol. 25/IX Neuroengineering, Neural Systems, Rehabilitation and Prosthetics (IFMBE Proceedings)”
  • Alain Carra(c), Kash L. Mittal (Autor). Superhydrophobic Surfaces 

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