سلوك المضادة الالتصاق التحضير وارتفاع درجة الحرارة على سطح زلق في الفولاذ المقاوم للصدأ
概要
الأسطح الزلقة توفر طريقة جديدة لحل مشكلة التصاق. هذا البروتوكول وصف كيفية تلفيق الأسطح الزلقة في درجات حرارة عالية. النتائج تثبت أن الأسطح الزلقة تبين ترطيب المضادة للسوائل وتأثير المضادة التصاق ملحوظا على أنسجة لينة في درجات حرارة عالية.
Abstract
الأسطح المضادة الالتصاق بمقاومة الحرارة العالية قد تطبيق واسعة محتملة في الأدوات الكهربائية والمحركات وخطوط الأنابيب. سطح سوبيرهيدروفوبيك المضادة ترطيب نموذجية يفشل بسهولة عندما تتعرض لسائل درجة الحرارة العالية. ومؤخرا، الجرة-أظهرت الأسطح الزلقة مستوحاة بطريقة جديدة لحل مشكلة التصاق. يمكن أن تعمل طبقة زيوت تشحيم على سطح زلق كحاجز بين المواد التي صدت والبنية السطحية. ومع ذلك، أظهرت السطوح الزلقة في دراسات سابقة نادراً ما مقاومة درجة الحرارة العالية. هنا، نحن تصف وضع بروتوكول لإعداد الأسطح الزلقة بمقاومة درجة الحرارة العالية. استخدمت أسلوب الطباعة الحجرية التصويرية-وساعدت اختﻻق هياكل الدعامة في الفولاذ المقاوم للصدأ. قبل فونكتيوناليزينج السطح مع المياه المالحة، أعد على سطح زلق بإضافة زيت السيليكون. سطح زلق المعدة تحتفظ خاصية ترطيب المضادة للماء، حتى عندما كانت ساخنة على السطح إلى 300 درجة مئوية. أيضا، عرضت على سطح زلق الآثار المضادة الالتصاق العظيمة على أنسجة لينة في درجات حرارة عالية. هذا النوع من سطح زلق في الفولاذ المقاوم للصدأ قد التطبيقات في الأجهزة الطبية، والمعدات الميكانيكية، إلخ.
Introduction
الأسطح المضادة الالتصاق في درجات حرارة عالية للاستخدام مع السوائل والأنسجة الرخوة قد تلقوا قدرا كبيرا من الاهتمام بسبب تطبيقها الواسعة المحتملة في الأدوات الكهربائية، المحركات بخطوط الأنابيب إلخ 1 , 2 , 3 , 4-بيوينسبيريد السطوح، السطوح سوبيرهيدروفوبيك خاصة، تعتبر الخيار المثالي بسبب ممتازة ترطيب المضادة قدراتهم و خصائص التنظيف الذاتي5. في الأسطح سوبيرهيدروفوبيك، ينبغي أن ينسب القدرة المضادة التبول في الهواء مؤمن في البنية السطحية. ومع ذلك، الدولة سوبيرهيدروفوبيك غير مستقرة لأنها في6،الدولة كاسي-باكستر7. أيضا، يمكن أن تفشل ترطيب المضادة لقطرات سائلة في درجات حرارة عالية، بسبب انتقال الحالة التبول من كاسي-باكستر إلى الدولة [ونزل8. هو الناجمة عن هذا التحول ترطيب ترطيب القطرة السائلة الصغيرة في الهياكل، مما يؤدي إلى الفشل في تأمين الهواء في المكان.
في الآونة الأخيرة، مستوحاة من خصائص زلق بريتم المصنع جرة، الجرة، وونغ et al. عن مفهوم بناء الأسطح الزلقة عن طريق غرس مواد تشحيم في هياكل السطحية9،10 ،11. سبب القوة الشعرية، الهياكل يمكن أن نتمسك زيوت التشحيم في المكان، كما هو الحال في جيب الجوي مؤمن على السطوح سوبيرهيدروفوبيك. وهكذا، يمكن أن تشكل مواد التشحيم وهياكل السطحية سطح صلب/سائل مستقرة. عندما مواد التشحيم لها صلة تفضيلية للبنية السطحية، الحبرية السائل على سطح مركب يمكن الشريحة بسهولة، مع فقط التباطؤ زاوية اتصال منخفضة جداً (مثلاً، ° ~ 2)12. كما يتيح هذا طبقة زيوت التشحيم على السطح لقدرات مكافحة التبول رائعة13، مما يدل على إمكانيات كبيرة للأجهزة الطبية14،15. ومع ذلك، الدراسات السابقة على الأسطح الزلقة تركز أساسا على إعداد للتطبيق في درجة حرارة الغرفة أو في درجات الحرارة المنخفضة. وهناك دراسات قليلة جداً في إعداد الأسطح الزلقة بمقاومة درجة الحرارة العالية. على سبيل المثال، أظهرت تشانغ وآخرون أن التبخر السريع لزيوت التشحيم سرعة يسبب فشل الملكية زلق في درجات حرارة مرتفعة قليلاً حتى16.
الأسطح الزلقة بمقاومة درجة الحرارة العالية ويمكن توسيع نطاق تطبيق المحتملة؛ على سبيل المثال، يمكن استخدامها كحواجز السائل لتقليل التصاق الأنسجة اللينة لنصائح الأداة الكهربائية. أثناء العملية الجراحية، ويحدث التصاق الأنسجة اللينة شديدة بسبب ارتفاع درجة الحرارة من نصائح الأداة الكهربائية. يمكن المتفحمة الأنسجة اللينة، الأمر الذي أدى إلى التقيد بتلميح أداة، والدموع ثم الأنسجة اللينة حول ال18،،من17نصيحة19. الأنسجة اللينة التقيد بها في تلميح الأداة الكهربائية يؤثر سلبا على العملية، وقد حمل أيضا فشل الأرقاء19،20. هذه الآثار إلى حد كبير تضر صحة الناس والمصالح الاقتصادية. ولذلك، حل مسألة التصاق الأنسجة اللينة للأدوات الكهربائية عاجل جداً. وفي الواقع، الأسطح الزلقة فرصة لحل هذه المشكلة.
نقدم هنا، بروتوكولا لاختلاق الأسطح الزلقة متاح في درجات حرارة عالية. الفولاذ المقاوم للصدأ وقد اختيرت المواد السطحية بسبب مقاومتها لدرجات الحرارة العالية. وكان خشن الفولاذ المقاوم للصدأ بالنقش الكيميائية ساعدت الطباعة التصويرية. ثم، وكان فونكتيوناليزيد على السطح بمادة متوافق حيويا، أوكتاديسيلتريتشلوروسيلاني المالحة (OTS)21،22،،من2324. وقد أعدت على سطح زلق إضافة زيت السيليكون. تمكين هذه المواد على سطح زلق لتحقيق مقاومة درجة الحرارة العالية. تم التحقيق في الخاصية المضادة التبول في درجات الحرارة العالية والآثار المضادة الالتصاق على الأنسجة اللينة. وتبين النتائج المحتملة من استخدام الأسطح الزلقة لحل مشكلة المضادة الالتصاق في درجات حرارة عالية.
Protocol
Representative Results
Discussion
هذه المخطوطة تفاصيل البروتوكولات لاختلاق سطح زلق مع مقاومة درجة الحرارة العالية. وتجلى ممتلكات لدينا استعداد سطح زلق مراقبة سلوك سهل الانزلاق قطرات الماء. ثم، وكان التحقيق ترطيب المضادة لسطح زلق المعدة في مختلف درجات حرارة عالية بإيداعها قطرات الماء على سطح ساخن. وتبين النتائج أن سطح زلق…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا العمل كانت تدعمها “مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية” (المنحة رقم 51290292) وتدعمه “مؤسسة التفوق الأكاديمي للجامعة” أيضا لطلاب الدكتوراه.
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 |
参考文献
- 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).
