PDMS（聚二甲基硅氧烷）

PDMS

聚二甲基硅氧烷

PDMS(polydimethylsiloxane)，聚二甲基硅氧烷的英文缩写：因其成本低，使用简单，同硅片之间具有良好的粘附性，而且具有良好的化学惰性等特点，成为一种广泛应用于微流控等领域的聚合物材料。简称有机硅。在生物微机电系统，软蚀刻(soft lithography)技术大量用于微流道系统。有了这个特殊的硅橡胶板，利用反应离子蚀刻机(RIE)进行亲水性表面改性。一但键结回到到正常状态，玻璃是永久和PDMS板结合，从原本硅晶板上设计渠道变成一个防水通道。有了这个技术，低价地制作微流道、微混合器、微泵、微阀门等元件，最小的几何尺寸也能达到纳米等级。

简介

（Polydimethylsiloxane，PDMS)作为一种高分子有机硅化合物。PDMS具有冲压和成型的几种有用的材料特性。它提供低面际自由能、化学惰性、气体渗透性好、热稳定性好、光学透明的表面。具有光学透明，且在一般情况下，被认为是惰性，无毒，不易燃。聚二甲基硅氧烷（PDMS)是最广泛使用的硅为基础的有机聚合物材料，其运用包括在生物微机电中的微流道系统、填缝剂、润滑剂、隐形眼镜。

性质

液态时的二甲基硅氧烷为一黏稠液体，称做硅油，是一种具有不同聚合度链状结构的有机硅氧烷混合物，其端基和侧基全为烃基（如甲基、乙基、苯基等）。一般的硅油为无色、无味、无毒、不易挥发的液体。

固态的二甲基硅氧烷为一种硅胶，无毒、疏水性（hydrophobic）和防水性，惰性物质，且为非易燃性、透明弹性体。二甲基硅氧烷的制程简便且快速，材料成本远低于硅晶圆，且其透光性良好、生物相容性佳、易与多种材质室温接合、以及因为低杨氏模量（Young’s modulus）导致的结构高弹性（structural flexibility）等。

合成

工业上可由以下反应流程制造链状的聚二甲基硅氧烷：

nSi(CH3)2Cl2+nH2O→n+2nHCl实验室中通常用主剂与硬化剂以质量比10：1比例混合均匀后，利用抽真空的方式使混合液中的气泡浮至表面并破裂，再放入120度的烤箱中烤约一个小时（温度与时间参数的不同将会制作出不同硬度的PDMS）。

应用

在生物微机电系统，软蚀刻(soft lithography)技术大量用于微流道系统。在硅晶板上设计渠道，然后倒入液态的二甲基硅氧烷在这些硅晶板并加热使二甲基硅氧烷变硬。当二甲基硅氧烷移除，即使是微米级的微流道设计细节也会印在PDMS(聚二甲基硅氧烷)板上的。有了这个特殊的硅橡胶板，利用反应离子蚀刻机(RIE)进行亲水性表面改性。一旦表面键结被破坏，通常是一块载玻片放在激活的一侧硅氧烷（侧面的痕迹）。一但键结回到到正常状态，玻璃是永久和PDMS板结合，从原本硅晶板上设计渠道变成一个防水通道。有了这个技术，低价地制作微流道、微混合器、微泵、微阀门等元件，最小的几何尺寸也能达到纳米等级。

硅橡胶也被用来作为填充液体的乳房植入物。

PDMS也使用在弹道导弹的重返大气层载具(reentry vehicles)中。

此外，PDMS易于在空气的界面上浓缩，使得材料有疏水的自保护涂层，可用于生产纤维，提高防污防垢性，并且更常用来生产疏水表面，得到吸水性低的材料，作为保护涂层是有用的。

参考资料

1.Polydimethylsiloxane·ScienceDirect