應用領域

Harrick等離子清洗機應用領域廣泛，包括材料科學，聚合物科學，生物醫學，微流體技術，鈣鈦礦太陽能電池制備，光學器件，顯微鏡，牙科以及其他醫學研究等。

 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用以處理表面，改變特定應用的表面性能。根據所使用的工藝氣體來定制引入官能團，然后可以使用適當的氣體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兩個表面之間的附著力，為后續處理（例如膜的沉積或分子吸附）做好準備。

等離子處理的實驗結果對照

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）

（實驗結果來源：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厚的聚己內酯（PCL）納米纖維墊上使用Harrick等離子清洗機，羧基（COOH）的表面密度與空氣等離子體處理時間的關系。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，水滴接觸角與N 2/O 2等離子體處理時間的關系。等離子處理20秒后，PEEK表面變為親水性。

圖3.  在聚四氟乙烯（PTFE）上使用Harrick等離子清洗機，水滴接觸角與O 2等離子體處理時間的關系，表明疏水性增加。等離子體處理會產生納米級粗糙度，從而增加疏水性。

應用范例

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

• 通過氧化和形成羥基（OH）使表面親水

• 通過沉積含氟基團（CF，CF 2，CF 3）使表面疏水

• 表面圖案化，表面上的親水/疏水區域交替進行組合

• 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，可促進細胞粘附和細胞增殖

• 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反應以及高能氧離子的燒蝕來去除有機污染物。等離子體還促進表面上的羥基化（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。等離子系統需要使用特殊的氣體輸送處理。對于對水分敏感的樣品，不建議使用H 2 O等離子體。

備選的，氬氣等離子體可以優選用于表面活化，表面（例如金屬）的進一步氧化。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行反應來提高表面親水性。

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（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準的耐熱玻璃室。

另外，對于硼硅酸鹽玻璃中痕量雜質的潛在污染，建議使用石英腔室。

以下是Harrick等離子清洗機建議處理的工藝條件（可能需要進行一些實驗才能確定Z JIA工藝條件）：

• 壓力：100毫托至1托

• 射頻功率：中或高

• 處理時間：1-3分鐘

• 等離子處理后應立即使用表面（若長時間暴露于空氣中，經過等離子體處理的表面可能會恢復其未經處理的表面特性）