Paslanmaz çelik kaygan bir yüzeye hazırlık ve yüksek sıcaklık Anti-Yapışma davranışını
Summary
Kaygan yüzey adezyon sorunu çözmek için yeni bir yol sağlar. Bu iletişim kuralı, kaygan yüzeylerde yüksek sıcaklıklarda imal açıklar. Kaygan yüzeyler sıvılar ve yüksek sıcaklıklarda yumuşak dokular üzerinde dikkat çekici bir anti-yapışma etkisi için anti-ıslatma gösterdi sonuçlar gösterilmektedir.
Abstract
Yüksek sıcaklık direnci ile Anti-yapışma yüzeyleri geniş uygulama koter aletleri, motorları ve boru hatları potansiyel var. Tipik bir anti-ıslatma superhydrophobic yüzey kolayca bir yüksek sıcaklık sıvıya maruz kaldığında başarısız olur. Son zamanlarda, Nepenthes-ilham kaygan yüzey adezyon sorunu çözmek için yeni bir yol gösterdi. Kaygan yüzeyi yağlayıcı bir katmanda püskürttü malzeme ve yüzey yapısı arasında bir engel olarak hareket edebilir. Ancak, önceki çalışmalarda kaygan yüzeyler nadiren yüksek sıcaklık direnç gösterdi. Burada, yüksek sıcaklık direnci ile kaygan yüzeylerin hazırlanması için bir protokol açıklayın. Fotolitografi destekli bir yöntem ayağı yapıları paslanmaz çelik imal etmek kullanılmıştır. Serum fizyolojik ile yüzey functionalizing tarafından kaygan bir yüzeye silikon yağı ekleyerek hazırlanmıştır. Bile yüzey için 300 ° c sıcak olduğu zaman hazır kaygan yüzey su, Anti-ıslatma özelliğini muhafaza Ayrıca, kaygan yüzeyi yüksek sıcaklıklarda yumuşak doku büyük anti-yapışma etkisi sergilenmektedir. Kaygan yüzeyi paslanmaz çelik üzerinde bu tür uygulamalar tıbbi cihazlar, mekanik ekipman, vbvardır.
Introduction
Anti-yapışma yüzeyler sıvılar ve yumuşak dokular ile kullanmak için yüksek sıcaklıklarda-si olmak almak büyük ilgi nedeniyle onların geniş uygulama koter aletler, potansiyel motorları, boru hatları vs. 1 , 2 , 3 , 4. Bioinspired yüzeyler, özellikle superhydrophobic yüzeyler, are iyice düşünüp taşınmak belgili tanımlık ülkü seçme mükemmel Anti-ıslatma yeteneklerini ve kendi kendini temizleme özellikleri5yüzünden. Superhydrophobic yüzeylerde yüzey yapısı kilitli havada için anti-ıslatma yetenek atfedilen. Cassie-Baxter devlet6,7‘ olduğundan Ancak, superhydrophobic kararsız durumudur. Ayrıca, yüksek sıcaklıklarda sıvı damlacıkları için anti-ıslatma Wenzel devlet8Cassie Baxter ıslatma devlet geçiş nedeniyle başarısız olabilir. Bu ıslatma geçiş yetersizliğinde hava yerde kilitlemek için neden olan küçük sıvı damla ıslatma yapılarda tarafından indüklenen.
Son zamanlarda, atıcı bitki, Nepenthes, peritome kaygan özelliklerini esinlenerek Wong ve ark. kaygan yüzeylerde yüzey yapıları9içine,10 bir yağ beslerken tarafından oluşturmak için bir kavram bildirdi ,11. Kapiller Kuvvetleri nedeniyle yapıları sıkıca kilitli hava boşluğu superhydrophobic yüzeylerde olduğu gibi yerinde yağ tutabilir. Böylece, yağ ve yüzey yapılar kararlı bir katı/sıvı yüzey oluşabilir. Yağ yüzey yapısı için tercihli bir yakınlık varsa, bileşik yüzeyinde sıvı damlacık kolayca, sadece bir kişi çok düşük açılı histeresis ile slayt olabilir (Örneğin, ~ 2 °)12. Bu yağ tabakası da dikkat çekici Anti-ıslatma yetenekleri13tıbbi cihazlar14,15için büyük bir potansiyel gösteren, var yüzey sağlar. Ancak, kaygan yüzeylerde önceki çalışmalarda esas olarak uygulama oda sıcaklığında veya düşük sıcaklıklar için hazırlık üzerinde duruldu. Yüksek sıcaklık direnci ile kaygan yüzeylerin hazırlanması çok az sayıda çalışma vardır. Örneğin, Zhang ve ark. hızlı buharlaşma yağ hızla hatta biraz yüksek sıcaklık16kaygan özelliği hata neden gösterdi.
Yüksek sıcaklık direnci ile kaygan yüzeyler potansiyel uygulama genişletebilirsiniz; Örneğin, onlar sıvı engelleri yumuşak doku yapışma koter araç ipuçları için azaltmak için kullanılabilir. Cerrahi işlem sırasında şiddetli yumuşak doku yapışma koter araç ipuçları yüksek sıcaklık nedeniyle oluşur. Yumuşak doku, ipucu17,18,19çevresinde yumuşak doku gözyaşları araç ipucu uygun neden yanmış. Yapıştırılan yumuşak doku koter araç ipucu üzerinde olumsuz etkiler işlem ve ayrıca hemostaz19,20hatası neden olabilir. Bu etkileri önemli ölçüde insanların sağlık ve ekonomik çıkarları zarar. Bu nedenle, yumuşak doku yapışma koter cihazları için sorunu çözme çok acil bir durum. Aslında, kaygan yüzeyler bu sorunu çözmek için bir fırsat sunuyoruz.
Burada, kaygan yüzeylerde yüksek sıcaklıklarda imal etmek bir iletişim kuralı mevcut. Paslanmaz çelik yüzey malzemesi olarak yüksek sıcaklık dayanıklılığı nedeniyle seçildi. Paslanmaz çelik fotolitografi destekli kimyasal aşındırma tarafından pürüzlü. Sonra yüzey Biyouyumlu malzeme ile tuzlu octadecyltrichlorosilane (OTS)21,22,23,24functionalized. Kaygan bir yüzeye silikon yağı ekleyerek hazırlanmıştır. Bu malzemelerin yüksek sıcaklık direnci ulaşmak kaygan yüzey etkin. Anti-ıslatma özelliği, yüksek sıcaklık ve yumuşak doku Anti-yapışma etkisi araştırdık. Sonuçlar kaygan yüzeylerde yüksek sıcaklıklarda Anti-yapışma sorunu çözmek için kullanma olasılığını gösterir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu el yazması kaygan bir yüzeye yüksek sıcaklık direnci ile imalatı için protokol detayları. Kaygan özelliği bizim hazırlanan yüzey su damlacığı kolay kayan davranışını gözlemleyerek gösterilmiştir. O zaman, farklı yüksek sıcaklıklarda hazırlanan kaygan yüzey anti-ıslatma sıcak yüzeyde su damlacığı yatırma tarafından araştırılmıştır. Hatta için 300 ° c sıcak olduğu zaman hazır kaygan yüzeyi kaygan özelliğini muhafaza sonuçları göster Biz de yumuşak doku kaygan yüzey …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Çin tarafından (Grant No. 51290292) destek verdi ve doktora öğrencileri için akademik mükemmellik Vakfı BUAA tarafından da desteklenmiştir.
Materials
| 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 |
References
- Liu, Y., Chen, X., Xin, J. H. Can superhydrophobic surfaces repel hot water?. J Mater Chem. 19 (31), 5602-5611 (2009).
- Urata, C., Masheder, B., Cheng, D. F., Hozumi, A. A thermally stable, durable and temperature-dependent oleophobic surface of a polymethylsilsesquioxane film. Chem Commun. 49, 3318-3320 (2013).
- Daniel, D., Mankin, M. N., Belisle, R. A., Wong, T. -. S., Aizenberg, J. Lubricant-infused micro/nano-structured surfaces with tunable dynamic omniphobicity at high temperatures. Appl Phys. Lett. 102 (23), 231603 (2013).
- Zhang, P., Chen, H., Zhang, L., Zhang, D. Anti-adhesion effects of liquid-infused textured surfaces on high-temperature stainless steel for soft tissue. Appl Surf Sci. 385, 249-256 (2016).
- Barthlott, W., Neinhuis, C. Purity of the sacred lotus,or escape from contamination in biological surfaces. Planata. 202 (1), 1-8 (1997).
- Feng, L., et al. Super-hydrophobic surfaces: from natural to artificial. Adv Mater. 14 (24), 1857-1860 (2002).
- Li, X. M., Reinhoudt, D., Crego-Calama, M. What do we need for a superhydrophobic surface? A review on the recent progress in the preparation of superhydrophobic surfaces. Chem Soc Rev. 36 (8), 1350-1368 (2007).
- Roach, P., Shirtcliffe, N. J., Newton, M. I. Progess in superhydrophobic surface development. Soft Matter. 4, 224-240 (2008).
- Park, K. C., et al. Condensation on slippery asymmetric bumps. Nature. 531 (7592), 78-82 (2016).
- Wong, T. S., et al. Bioinspired self-repairing slippery surfaces with pressure-stable omniphobicity. Nature. 477 (7365), 443-447 (2011).
- Chen, H., et al. Continuous directional water transport on the peristome surface of Nepenthes alata. Nature. 532 (7597), 85-89 (2016).
- Zhang, P., Chen, H., Zhang, L., Ran, T., Zhang, D. Transparent self-cleaning lubricant-infused surfaces made with large-area breath figure patterns. Appl Surf Sci. 355, 1083-1090 (2015).
- Lafuma, A., Quéré, D. Slippery pre-suffused surfaces. EPL. 96, 56001 (2011).
- Epstein, A. K., et al. Liquid-infused structured surfaces with exceptional anti-biofouling performance. P Natl Acad Sci USA. 109 (33), 13182-13187 (2012).
- MacCallum, N., et al. Liquid-infused silicone as a biofouling-free medical material. ACS Biomater Sci Eng. 1, 43-51 (2015).
- Zhang, J., Wu, L., Li, B., Li, L., Seeger, S., Wang, A. Evaporation-induced transition from Nepenthes pitcher-inspired slippery surfaces to lotus leaf-inspired superoleophobic surfaces. Langmuir. 30 (47), 14292-14299 (2014).
- Sutton, P. A., Awad, S., Perkins, A. C., Lobo, D. N. Comparison of lateral thermal spread using monopolar and bipolar diathermy the Harmonic Scalpel™ and the Ligasure™. Brit J Surg. 97 (3), 428-433 (2010).
- Koch, C., Friedrich, T., Metternich, F., Tannapfel, A., Reimann, H. P., Eichfeld, U. Determination of temperature elevation in tissue during the application of the harmonic scalpel. Ultrasound Med Biol. 29 (2), 301-309 (2003).
- Sinha, U. K., Gallagher, L. A. Effects of steel scalpel, ultrasonic scalpel, CO2 laser, and monopolar and bipolar electrosurgery on wound healing in guinea pig oral mucosa. Laryngoscope. 113 (2), 228-236 (2003).
- Lee, J. H., Go, A. K., Oh, S. H., Lee, K. E., Yuk, S. H. Tissue anti-adhesion potential of ibuprofen-loaded PLLA-PEG diblock copolymer films. Biomaterials. 26 (6), 671-678 (2005).
- Ding, J. N., Wong, P. L., Yang, J. C. Friction and fracture properties of polysilicon coated with self-assembled monolayers. Wear. 260 (1-2), 209-214 (2006).
- Kulkarni, S. A., Mirji, S. A., Mandale, A. B., Vijayamohanan, K. P. In vitro stability study of organosilane self-assemble monolayers and multilayers. Thin Solid Films. 496, 420-425 (2006).
- Meth, S., Savchenko, N., Viva, F. A., Starosvetsky, D., Groysman, A., Sukenik, C. N. Siloxane-based thin films for corrosion protection of stainless steel in chloride media. J Appl Electrochem. 41 (8), 885-890 (2011).
- Zhang, P., Chen, H., Zhang, L., Zhang, Y., Zhang, D., Jiang, L. Stable slippery liquid-infused anti-wetting surface at high temperatures. J Mater Chem A. 4 (31), 12212-12220 (2016).
- Smith, J. D., et al. Droplet mobility on lubricant-impregnated surfaces. Soft Matter. 9 (6), 1772-1780 (2013).
- Tran, T., Staat, H. J. J., Prosperetti, A., Sun, C., Lohse, D. Drop impact on superheated surfaces. Phys Rev Lett. 108 (3), 036101 (2012).
- Donzelli, J., Leonetti, J. P., Wurster, R. D., Lee, J. M., Young, M. R. I. Neuroprotection due to irrigation during bipolar cautery. Arch Otolaryngol. 126 (2), 149-153 (2000).
