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聚二甲基硅氧烷

发布日期: 2020-07-31


简介

聚二甲基硅氧烷即poly(dimethylsiloxane),简写为PDMS,密度为965 kg/m3,属于有机硅的聚合物,结构式如下图:

聚二甲基硅氧烷

製造

1.工业上可由以下反应流程製造链状的聚二甲基硅氧烷:

聚二甲基硅氧烷

若原料为三氯甲基硅烷时,经过水解反应、聚合反应可形成交错的网状结构,称做甲基硅氧烷树脂(silicone resins)。
可在反应中添加适量的一氯三甲基硅烷(仅能接于聚合物链结构的末端)控制聚合物的分子量,也可控制产物的黏度。

2.实验室中通常用主剂SYLGUARD-184A与硬化剂SYLGUARD-184B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製作出不同硬度的PDMS)。

特性

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),惰性物质,且为非易燃性、透明弹性体。二甲基硅氧烷的製程简便且快速,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、以及因为低杨氏模数(Young’s modulus)导致的结构高弹性 (structural flexibility)等。

科技应用

1.奈米生医方面建立微流道(microfluidic channel):

为了在二甲基硅氧烷上製作出所需的微流道,首先需在silicon(硅晶圆)上蚀刻出自己需要的图样,将二甲基硅氧烷倒入倒在上有图样的硅晶圆上,经过脱膜(demold)后,在PDMS上即有一凹陷的微流道空间。
将PDMS有微流道的那一侧与玻璃或是硅晶圆以氧电浆键结的方式结合,微流道的製程即大功告成,这样的製程广泛地被研究DNA的奈米生医实验室运用。

<注>PDMS一共有三种氧电浆键结,分别是PDMS-PDMS, PDMS-silicon, 以及PDMS-glass 键结,下图是PDMS-glass 键结过程:

聚二甲基硅氧烷

除了生医工程之应用,微流道可以自在搭配硅晶圆、玻璃或另一片PDMS,低价地製作微流道、微混合器、微泵浦、微阀门等元件,最小的转写几何尺寸也能达到奈米等级!

2.製作微型镜头(micro-lens):

藉由具有微结构的硅晶圆製作出上有整齐排列之凹槽的二甲基硅氧烷,将先前调配好之内含二氧化硅的溶液均匀涂布在二甲基硅氧烷上,经加热处理后,即製成微型镜头阵列。示意图如下:

聚二甲基硅氧烷

生活应用
1.填缝剂:类似车门橡皮的功能,聚二甲基硅氧烷可做为填缝剂、密封剂等应用,譬如许多水族箱即使用此材料密封其边缘。
2.软式可调焦镜片:由于聚二甲基硅氧烷为一弹性体,且其有良好的透光性,因此目前有人从事这一方面的研究,期望它能用在相机或手机的镜头上。


参考资料
http://en.wikipedia.org/wiki/Polydimethylsiloxane
http://www.mmmpc.com.tw/yuehyin/ … ID=465&MID=9201
http://iacc.kuas.edu.tw/iacc/Micro/5.__陈朝明工程师-PDMS之技术概况-911206.pdf