| Аннотация |
В настоящее время полимерные материалы активно используются для изготовления различных микрофлюидных устройств, в частности, для биомедицинских приложений. Несомненными преимуществами полимеров являются простота изготовления и последующей утилизации устройства, оптическая прозрачность, хорошая биосовместимость. В то же время полимерные материалы характеризуются низкими значениями поверхностной энергии, соответственно обладают гидрофобными свойствами и низкой адгезией. Низкая адгезия полимеров затрудняет процесс склеивания и герметизации микрофлюидного устройства, в то время как гидрофобность поверхности приводит к неспецифической адсорбции белков, что является серьезной проблемой биомедицинских приложений микрофлюидики. Поэтому, модификация контактных свойств поверхности полимерных материалов является важным этапом изготовления микрофлюидных устройств.
Среди всего многообразия методов модификации поверхности полимерных материалов следует особо выделить плазменные методы. Под действием плазмы кислородсодержащего газа происходит как очистка поверхности от загрязнений, так и образование полярных функциональных групп, увеличивающих свободную энергию поверхности полимера. В результате плазменной обработки существенно улучшаются адгезионные свойства полимеров, повышается гидрофильность поверхности. Преимуществами плазменных методов модификации полимеров являются высокая скорость обработки (секунды), отсутствие необходимости использования агрессивных химических реагентов. В настоящее время плазменные методы широко применяются как на этапе герметизации микрофлюидных устройств, так и для модификации контактных свойств поверхности микроканалов. В связи с активным использованием плазмы в микрофлюидике, большое внимание уделяется исследованиям изменений свойств поверхности полимеров после плазменной обработки. Однако, как показывает анализ литературных источников, большая часть работ по данной тематике ограничивается описанием изменений свойств полимеров, и не рассматривает сам процесс взаимодействия плазмы с поверхностью материала. Следует отметить, что процесс плазмохимической модификации полимеров является комплексным, многоканальным, с протеканием широкого спектра физико-химических процессов (окисление, травление, деструкция, сшивание, образование полярных групп и т.д.), инициированных действием активных частиц плазмы (ионы, радикалы, ультрафиолетовое излучение разряда). Соответственно, изучение механизмов плазмохимической обработки полимеров невозможно без детального анализа потока активных частиц, взаимодействующих с поверхностью. В результате, хотя к настоящему времени и накоплен большой объем экспериментальных данных об изменении свойств поверхности полимеров после плазменной обработки, представления о механизмах наблюдаемых изменений существуют лишь в общем, качественном виде. Фактически, накопленные данные характеризуют лишь конкретные режимы плазменной обработки для конкретных газоразрядных устройств, и при переходе к новым устройствам необходимо заново определять оптимальные условия плазменной модификации полимеров.
Цель предлагаемого проекта - разработка нового метода анализа и прогнозирования результатов плазмохимической модификации полимеров, основанного на анализе потока активных частиц плазмы, взаимодействующих с поверхностью полимера. Актуальность решения данной проблемы обусловлена как активным применением методов плазмохимической модификации полимеров на практике, так и существующими пробелами в представлениях о процессах взаимодействия плазмы и поверхности полимера. Научная новизна работы заключается в выявлении критериев плазменной обработки полимеров, позволяющих сравнивать различные режимы плазменной обработки, обобщать полученные экспериментальные данные, прогнозировать изменения свойств полимеров при плазменной модификации.
|
