多孔硅具有高比表面積、孔徑可控性、熒光性等獨特理化性質(zhì)，在傳感器開(kāi)發(fā)、藥物釋放、生物材料、微流控等領(lǐng)域具有廣泛應用前景，近年來(lái)已成為基礎研究和應用研究的熱點(diǎn)。研究表明，硅片表面的形貌、潤濕性（表觀(guān)接觸角）對多孔硅的生物相容性、細胞毒性等有重要影響。例如：細胞更易粘附在接觸角約64°的材料表面，大于或小于這個(gè)角度都會(huì )不利于細胞在生物材料上的粘附和生長(cháng)。因此接觸角（潤濕性）的動(dòng)態(tài)變化機理與精確控制是多孔硅在生物移植、藥物釋放等領(lǐng)域實(shí)現廣泛應用需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。構建潤濕性可控的多孔硅表面材料，用較為簡(jiǎn)易的方法實(shí)現其潤濕性控制，將對其在生物材料設計等領(lǐng)域的應用具有重要意義。多孔硅表面潤濕性主要由表面微觀(guān)結構和化學(xué)組成決定。多孔硅制備過(guò)程中可通過(guò)控制孔徑大小來(lái)調整表面微觀(guān)結構，而表面化學(xué)組成的修飾則可通過(guò)對多孔硅接枝、涂層、等離子等后期處理實(shí)現。
近年來(lái)對于多孔硅表面潤濕性的控制已經(jīng)有了一些嘗試，包括接枝有機分子、涂層UV光敏性特殊材料、電化學(xué)等方法。但是這些方法各有其局限性，或者使用材料昂貴、或者影響因素較多無(wú)法精確控制接觸角，因此在實(shí)際應用中很難大規模使用。氧等離子處理具有操作簡(jiǎn)單、處理時(shí)間短、無(wú)污染、可定量操作性高等特點(diǎn)，是較為常見(jiàn)的平滑硅表面處理方法。
氧等離子處理對多孔硅表面潤濕性的影響
氧等離子處理過(guò)程主要由兩步組成，第一步是處理艙內氧氣分子在真空及電場(chǎng)作用下被激發(fā)為等離子態(tài)，進(jìn)而吸附在固體表面；第二步如反應（1）所示，被吸附的氧等離子基團（O*）與硅表面Si-H基團反應形成Si-O-Si鍵。在隨后測量接觸角時(shí)這些Si-O-Si鍵與去離子水迅速反應，如反應（2），在表面形成極性的Si-OH基團。隨著(zhù)等離子處理時(shí)間的增長(cháng)，極性基團的數量不斷增多，最終整個(gè)表面呈現極強的潤濕性，接觸角接近于０°。
Si-H+Si-H+O*→Si-O-Si＋H20（1）
Si-O-Si＋H20→Si-OH＋Si-OH（2）
圖1是4種多孔硅樣品接觸角（θ）隨氧等離子處理時(shí)間（t）的變化關(guān)系圖。在等離子處理后的20S內接觸角迅速下降，幅度超過(guò)50%，大約100S后樣品表面的潤濕性都已達到穩定并表現為極為親水（接觸角為0°~2°），接觸角不再隨時(shí)間而變化。
圖一 多孔硅樣品接觸角隨氧等離子處理時(shí)間的關(guān)系表面潤濕性是影響多孔硅實(shí)際應用的重要因素，對多孔硅表面潤濕性的精確控制是其在生物移植、藥物釋放等領(lǐng)域實(shí)現廣泛應用需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。多孔硅在氧等離子處理過(guò)程中表面潤濕性的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，發(fā)現其潤濕性隨著(zhù)處理時(shí)間的增長(cháng)迅速降低至極親水狀態(tài)。24455