【摘要】本文详细研究了在硅橡胶表面进行无氰化学镀金的工艺，利用正交化设计方法对化学镀金液各组分的最佳配比、基体不同单体配比以及温度等方面进行了探索，获得了最佳工艺条件，该技术可以用来制备PCR微流控芯片的加热模块等器件。由于硅橡胶为常用材料，其成本低廉，购买方便；化学镀方法无须昂贵的仪器设备；镀金液为无氰配方，因此具有良好的发展前景。
【关键词】无氰化学镀金；硅橡胶
1 引言
化学镀最早出现在美国是一门比较新颖的表面处理技术，化学镀金是其中重要的分支。S.Wein在1942年首先报道了化学镀金的研究工作[1]，50年代美国通过了第一个化学镀金专利（US2501737）。由于无氰化学镀金具有无毒、无污染、废液处理方便等优点，因此获得了越来越多的重视，出现了很多相关报道和专利[2,3],但是这些配方相对较为复杂，需要对施镀表面进行一些前处理。聚二甲基硅氧烷（PDMS）是常用的微流控芯片材料，陈洪渊课题组在该表面进行了化学镀金工作取得了一系列的研究成果，如吴剑等发展了在PDMS表面化学镀金获得表面性质可在超亲水-超疏水之间转换的金层，并在蛋白质固定、微液体无损移动等领域获得了应用[6]。陈绍鹏等利用PDMS表面化学镀金、镀铜制备了微电极并应用于微流控芯片检测上[7]。在这些研究中用到的PDMS具有透明度好、安全、稳定等特点有广泛的应用，但是其价格较为昂贵（1000人民币/公斤），需要从国外进口，因此购买不方便。我们在价格低廉的E625型硅橡胶（55人民币/公斤）材料的表面进行了化学镀金的研究工作，取得了良好的镀金效果。由于E625型硅橡胶为生物兼容性材料，其表面的镀层同样可以应用在细胞固定、蛋白质固定等领域，这赋予了本研究广阔的应用前景，特汇报如下。
2 实验部分
2.1 试剂
E625型硅橡胶（深圳红叶杰有限公司，广东，深圳），水晶胶（采购自淘宝），Sylgard 184购自Dow Corning(Midland,MI,美国)公司；HAuCl4购自上海化学试剂有限公司；甲醛购自上海凌峰化学试剂有限公司；抗坏血酸购自国药集团化学试剂有限公司；葡萄糖购自上海生物科学与技术有限公司；KHCO3购自温州化学试剂厂。
2.2 实验设计
主要就化学镀所需的镀液配方、基材的配比、施镀温度选择等技术问题进行研究实验方案如下：
（1）E625型硅胶的单体配比研究
E625型硅橡胶有A、B两组分，其按照不同比例混合后获得的硅橡胶的固化成型时间、成品的强度等均不相同，在其表面进行化学镀金的效果也不相同，需要考察其不同组成以确定最佳配比，因此设计以下实验流程，以探究E625型胶固化成型的最佳配比。
①按预设比例分别称取E625型A胶和B胶；②分别真空脱气5分钟；③混合搅拌均匀后再次脱气5分钟；④静置，待固化后计时。
（2）E625型硅胶表面镀金工艺探究
在一块固化后的E625型硅胶上打孔、清洗干净、烘干，紧密贴合在另外一片固化后的E625型硅胶表面，所打小孔即可作为化学镀金槽。镀液所用试剂有主盐：1%氯金酸；还原剂：2%葡萄糖或0.3%甲醛水溶液或1%抗坏血酸；缓冲溶液：20%碳酸氢钾，将主盐、其中一种还原剂、缓冲溶液和水按照正交实验设计软件设计出的不同镀液配方进行调配、混匀，注射到上述镀金槽内，同一配方的镀液重复注射到5个不同槽内，用视频监控软件监控镀金过程，在镀金完成后将打孔片取下冲洗下片用目测法观察镀层情况，用万用表考察镀层的导电性能，考察同一配方5个镀槽中镀层出现情况，作出评价。
3 结果与讨论
研究表明在常温下硅橡胶A组分和B组分比例在1:1～1:0.4之间可以顺利完成固化，固化时间随B组分的比例下降而增加，而成型后的硅橡胶的强度也随着下降。
经研究发现配方甲醛、碳酸氢钾、氯金酸、水比例为：1:0.5:1.5:1硅橡胶单体A:B=1:0.8时化学镀成功几率高，可出现光亮的化学镀层，镀层的导电性能良好。实验表明温度升高化学镀所需时间增加，但是当温度超过35度时就难以生成化学镀层，这可能是因为在该温度下镀液中水分蒸发严重导致镀液不稳定引起，因此在施镀时应控制温度在25度左右。
4 结论
本文通过详细的研究发现了在硅橡胶材料表面进行化学镀金的最佳工艺条件，该方法可以应用在PCR微流控芯片及其他芯片中制作电极等相关器件。
