[發明專利]一種制備金屬-PDMS復合材料的方法

有效

• 申請號: 201210099903.0
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN102627784A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 李峻柏;魯聞生
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08J7/00
• 分類號: C08J7/00;C08J7/04;C08L83/04;C08K3/08;B22F9/24;B82Y40/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種制備金屬-PDMS復合材料的方法。

背景技術

聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一種在微流控領域被廣泛應用的高分子材料，其具有透明度好，彈性高，耐氧化，易模塑等優點。盡管如此，PDMS作為微流控芯片用材料，仍有需要改性的方面(Electrophoresis，2003，24，3607)，例如，PDMS的表面是惰性的，這導致在其表面很難引入生物分子，例如酶、抗體、核酸及蛋白質，從而極大的限制了PDMS在基于生物分子固定為基礎的分析芯片上的應用。要解決這一問題并拓展PDMS微流控芯片的應用范圍，人們采用化學層修飾，溶膠-凝膠法以及納米或者微米顆粒修飾的方法改善PDMS微通道(Anal.Chem.，2005，77，6843)。

最近，金屬納米顆粒-聚合物復合材料，特別是自支持的納米顆粒-聚合物薄膜，由于其在光學、微機電器件以及生物傳感器領域的巨大應用潛力而引起了人們的廣泛關注。金屬納米顆粒-PDMS復合薄膜可以用于制備光學薄膜，透明器件以及表面增強拉曼散射(SERS)材料(Adv.Mater.，2006，18，1653；J.Raman?Spectrosc.，2005，36，1134)。納米顆粒修飾的PDMS微芯片具有較好的電泳特性，可用于鍵合生物分子進行在線免疫分析。

目前，制備納米顆粒-PDMS復合材料薄膜的方法主要有兩種：其一是將納米顆粒溶液與PDMS前驅體混合，然后去掉溶劑，固化混合物從而得到含有納米顆粒的復合薄膜，另一方法是將合成的納米顆粒固定在PDMS薄膜的表面，這一方法常常用來將納米顆粒引入到微芯片中。以上提到的兩種方法均需要提前制備好納米顆粒，或者對PDMS表面進行修飾，如能夠直接利用金屬的鹽溶液前驅體在未經表面修飾的PDMS表面原位還原制備金屬納米顆粒層，則可以大大簡化PDMS微芯片的表面處理過程。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備金屬-PDMS(聚二甲基硅氧烷)復合材料的方法。

本發明以PDMS中所含的硅烷化合物為還原劑，對金屬鹽溶液進行原位還原，并通過種子擴增制備金屬含量可調的金屬-PDMS復合材料。利用本發明的方法可以在PDMS表面或PDMS微芯片的通道中制作金屬薄膜層。

聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)是一種高分子有機硅化合物，通常由主劑與硬化劑(又稱交聯劑，主要為多官能團的硅烷類化合物)以一定的比例混合均勻后，再放入一定的溫度條件下固化，形成固態的PDMS。該固體PDMS表面來自于硬化劑中的多官能團的硅烷類化合物可作為還原劑，對金屬鹽溶液進行原位還原。

本發明所提供的制備金屬-PDMS復合材料的方法，是采用原位還原制備納米金屬種子和利用擴增液進行種子擴增相結合的技術，在PDMS片的表面整體或區域性制作上金屬薄膜層，形成金屬-PDMS復合材料，具體包括下述步驟：

(1)形成納米金屬種子：將PDMS(聚二甲基硅氧烷)浸入到金屬前驅體的水溶液中或者與金屬前驅體的水溶液區域化接觸，利用PDMS材料中的添加劑作為還原劑，室溫反應生成納米金屬種子沉積于PDMS表面，取出后用去離子水沖洗；

(2)對種子進行擴增：用水沖洗后，用含有抗壞血酸，金屬前驅體，檸檬酸鈉，檸檬酸三鈉的水溶液作為擴增溶液，將沉積有納米金屬種子的PDMS浸入到擴增液中或將PDMS表面沉積有納米金屬種子的區域與擴增液進行接觸，室溫下進行擴增反應，生成金屬薄膜層。

當所述PDMS為片狀、管狀、棒狀或其他異型形狀，制備金屬-PDMS復合材料時采用浸泡原位還原法生成金屬種子，再進行種子擴增操作，具體步驟為：

1)將PDMS浸入到金屬前驅體的水溶液中，以所述聚二甲基硅氧烷中的硅烷化合物作為還原劑，進行原位還原反應，在聚二甲基硅氧烷表面整體生成金屬納米顆粒種子；

2)將步驟1)處理的聚二甲基硅氧烷取出后用水清洗，然后浸于擴增溶液中，進行擴增反應，在聚二甲基硅氧烷表面生成金屬薄膜層，即得到金屬-聚二甲基硅氧烷復合材料；其中，所述擴增溶液為含步驟1)中所述金屬前驅體、保護劑和還原劑的水溶液。

當對PDMS材料的部分區域進行金屬修飾，制備金屬-聚二甲基硅氧烷復合材料時，

制備方法包括下述步驟：

1)將聚二甲基硅氧烷與金屬前驅體的水溶液區域化接觸，以所述聚二甲基硅氧烷中的硅烷化合物作為還原劑，進行原位還原反應，在聚二甲基硅氧烷表面區域性生成金屬納米顆粒種子；