滑面为解决粘接问题提供了一种新的方法。本协议描述如何在高温下制造滑面。结果表明, 在高温下, 滑面表面对液体具有抗润湿性, 对软组织具有显著的抗粘附作用。
耐高温抗粘连表面具有广泛的应用潜力, 在电刀仪器, 发动机和管道。典型的抗润湿超疏水性表面容易失效, 当暴露在高温液体。最近,猪笼草激发的滑面显示了解决粘附问题的新方法。在滑面上的润滑剂层可以充当被排斥材料与表面结构之间的屏障。然而, 以往研究中的滑面很少表现出耐高温。在这里, 我们描述了一个协议, 以制备耐高温光滑表面。采用光刻辅助法对不锈钢柱结构进行了制备。用盐水 functionalizing 表面, 通过添加硅油来制备光滑的表面。制备的滑面保持了水的抗润湿性, 即使表面加热到300摄氏度。同时, 滑面在高温下对软组织的抗粘连作用也很大。这种类型的不锈钢滑面在医疗设备, 机械设备,等方面的应用。
由于其在电刀仪器、发动机、管道等领域的广泛应用潜力, 在高温下用于液体和软组织的抗粘连表面受到了相当大的关注.1,2,3,4. Bioinspired 表面, 特别是超疏水性表面, 被认为是理想的选择, 因为它们具有优异的抗润湿能力和自清洁性能5。在超疏水性表面, 应将抗润湿能力归因于表面结构中的锁定空气。但是, 超疏水性状态不稳定, 因为它位于凯西-巴克斯特状态6, 7 中.同时, 在高温下, 由于从凯西-巴克斯特到 Wenzel 状态8的润湿状态转变, 液滴的抗润湿性可能会失败。这种润湿过渡是由于结构中的小液滴润湿引起的, 导致无法将空气锁定到位。
最近, 由于猪笼草的 peritome 的滑特性,猪笼草, 黄et 等. 报告了一个概念, 通过注入润滑剂到表面结构9,10, 构造光滑的表面 ,11。由于毛细力的缘故, 结构可以牢固地保持润滑剂到位, 就像在超疏水性表面的锁着的空气袋。因此, 润滑剂和表面结构可以形成稳定的固体/液体表面。当润滑剂对表面结构有优先的亲和力时, 复合表面的液滴会很容易滑动, 只有极低的接触角滞后 (例如, ~ 2°)12。这一润滑剂层还使表面具有显著的抗润湿能力13, 显示了医疗设备14,15的巨大潜力。然而, 以往对滑面的研究主要集中在室温或低温条件下的制备。对高温抗滑面的制备研究很少。例如, 张et表明, 润滑油的快速蒸发会迅速导致滑块的性能在稍高的温度下发生故障 (16)。
耐高温滑面可拓宽应用潜力;例如, 它们可以被用作液体屏障, 以减少对电刀器械的软组织粘连。手术过程中, 由于高频电刀提示的高温, 严重的软组织粘连发生。软组织可以烧焦, 导致它坚持的仪器提示, 然后撕裂软组织周围的提示17,18,19。术后粘附软组织对手术有负面影响, 也可能诱发止血失败19,20。这些影响严重损害了人们的健康和经济利益。因此, 解决电切器械软组织粘连问题迫在眉睫。事实上, 滑面提供了一个解决这个问题的机会。
在这里, 我们提出了一个协议, 以制造在高温下可用的滑面。不锈钢因其耐高温而被选为表面材料。采用光刻辅助化学蚀刻法对不锈钢进行了粗糙化。然后, 表面具有生物相容材料的功能, 生理盐水 octadecyltrichlorosilane ()21,22,23,24。通过添加硅油, 制备了一种光滑的表面。这些材料使光滑表面达到耐高温。研究了高温抗润湿性及对软组织的抗粘连作用。结果表明, 在高温下, 利用滑面来解决抗粘接问题的可能性很大。
本手稿详细介绍了制造耐高温的光滑表面的协议。通过观察水滴的易滑动特性, 证明了所制备表面的光滑性能。通过在热面上沉积水滴, 研究了不同高温条件下制备的滑面的抗润湿性。结果表明, 即使在加热到300摄氏度以上的情况下, 所制备的滑面也保持了其光滑的性能。我们还确定了滑面对软组织的抗粘连作用。
与超疏水性表面不同, 滑面表面结构作为注入润滑剂的保温结构?…
The authors have nothing to disclose.
这项工作得到了中国国家自然科学基金 (51290292 号赠款) 的支持, 并得到了博士生北航学术优秀基金会的支持。
Stainless steel | Hongtu Corporation | 316 | Use as received |
Octadecyltrichlorosilane | Huaxia Reagent | 112-04-9 | Use as received |
Photoresist | Kempur Microelectronic Corporation | 317S | Use as received |
Silicone oil | Beijing Chemical Works | 350 cst | Use as received |
Anhydrous toluene | Beijing Chemical Works | 108-88-3 | Use as received |
Phosphoric acid (H3PO4) | Tianjin Chemical Corporation | 7664-38-2 | Use as received |
Hydrochloric acid (HCl) | Tianjin Chemical Corporation | 7647-01-0 | Use as received |
Ferric chloride (FeCl3) | Tianjin Chemical Corporation | 7705-08-0 | Use as received |
Optical upright microscope | Olympus | BX51 | |
Optical stereo microscope | Olympus | SZX16 | |
High speed camera | Olympus | i-SPEED LT | |
Ultrasonic cleaner | KUNSHAN ULTRASONIC INSTRUMENTS CO. LTD | KQ-500E | |
Dynamometer | Yueqing Handapi Instruments Co. Ltd | HP-5 | |
Manipulator | Yueqing Handapi Instruments Co. Ltd | HLD | |
Hot plate | Shenzhen Jingyihuang Corporation | DRB-1 |