Подготовка и высокой температуры антиадгезионное поведение скользкой поверхности из нержавеющей стали
概要
Скользкой поверхности обеспечивают новый способ решить проблему сцепления. Этот протокол описывает как изготовить скользкой поверхности при высоких температурах. Результаты показывают, что скользкой поверхности показали анти смачивания для жидкостей и замечательным Антиадгезионное действие на мягких тканей при высоких температурах.
Abstract
Антиадгезионное поверхностей с высокой термостойкостью имеют широкое применение потенциал электрохирургическое инструментов, двигатели и трубопроводов. Типичная анти смачивания superhydrophobic поверхности легко завершается воздействию высокой температуры жидкости. Недавно, Nepenthes-вдохновил скользкой поверхности продемонстрировал новый способ решить проблему сцепления. Слой смазки на скользкой поверхности может выступать в качестве барьера между отразили материалы и поверхности структуры. Однако скользких поверхностях в предыдущих исследованиях редко проявляли высокой термостойкостью. Здесь мы описываем протокол для подготовки скользкой поверхности с высокой термостойкостью. При содействии фотолитографии метод был использован для изготовления столба конструкции из нержавеющей стали. По functionalizing поверхности с солевой раствор, поверхность скользкая был подготовлен путем добавления силиконового масла. Подготовленную поверхность скользкая поддерживается свойство анти смачивания водой, даже тогда, когда поверхность нагревается до 300 ° C. Кроме того скользкой поверхности выставлены большие антиадгезионное эффекты на мягких тканей при высоких температурах. Этот тип скользкой поверхности из нержавеющей стали имеет применения в медицинских приборов, механическое оборудование и т.д.
Introduction
Антиадгезионное поверхностей при высоких температурах для использования с жидкостями и мягких тканей получили значительный интерес из-за их широкое применение потенциал электрохирургическое инструментов, машин, трубопроводов и т.д. 1 , 2 , 3 , 4. Bioinspired поверхности, особенно superhydrophobic поверхностей, считаются идеальным выбором из-за их отличные способности анти смачивания и самоочищающиеся свойства5. В superhydrophobic поверхностей, анти смачивающая способность следует отнести на счет заблокирован воздухе в структуре поверхности. Однако состояние superhydrophobic неустойчива, потому что это в Cassie-Бакстера государства6,7. Кроме того при высоких температурах, анти смачивания для жидких капель может завершиться ошибкой смачивания государства переход от Cassie-Бакстера Венцель государства8. Этот переход смачивания индуцируется смачивания малых жидких капель в структурах, что приводит к неспособности заблокировать воздух в месте.
Недавно Вдохновленный скользкой свойства peritome кувшин завод, Непентес, Wong et al. сообщили концепции построить скользкой поверхности, вливая смазки в поверхностных структур9,10 ,11. За счет капиллярных сил структуры можно твердо держать смазки в месте, как в заблокированной воздушный карман на superhydrophobic поверхностей. Таким образом смазки и поверхностные структуры могут сформировать устойчивую поверхность твердых/жидких. Когда смазка имеет преференциальный сродство для поверхности структуры, жидкие капли на поверхности композитного может скользить легко, с только очень низкий угол контакта гистерезиса (например, ~ 2 °)12. Этот слой смазки также позволяет поверхности имеют замечательные возможности анти смачивания13, демонстрируя большой потенциал для медицинских приборов14,15. Однако предыдущие исследования на скользких поверхностях главным образом на подготовку для применения при комнатной температуре или низкой температуры. Существует очень мало исследований по подготовке скользкой поверхности с высокой термостойкостью. К примеру Zhang et al. показал, что быстрое испарение масла быстро сбой свойство скользкой даже слегка высокой температуры16.
Скользкой поверхности с высоким температурам можно расширить применение потенциал; Например они может использоваться как жидкий барьеры для уменьшения мягких тканей адгезии к электрохирургического инструмента подсказки. Во время хирургической операции сцепления тяжелых мягких тканей происходит из-за высокой температуры электрохирургического инструмента подсказки. Можно обугленные мягких тканей, вызывая его придерживаться кончик инструмента, который затем разрывы мягких тканей вокруг кончика17,18,19. Приклеенная мягких тканей на кончик электрохирургического инструмента отрицательно влияет на операции и также может вызвать отказ гемостаз19,20. Эти эффекты значительно вреда здоровья людей и экономических интересов. Таким образом решения вопроса о мягких тканей адгезии к электрохирургическое инструментов является очень актуальной. В самом деле скользкой поверхности дают возможность решить эту проблему.
Здесь мы представляем протокол для изготовления скользкой поверхности доступны при высоких температурах. Нержавеющая сталь была выбрана в качестве поверхностного материала из-за своей высокой температуры сопротивления. Нержавеющая сталь была шероховатой путем при содействии фотолитографии химического травления. Затем поверхность была функционализированных биосовместимым материалом, физиологический октадецилтрихлорсилана (OTS)21,,2223,24. Скользкой поверхности был подготовлен путем добавления силиконового масла. Эти материалы позволили скользкой поверхности для достижения высокой термостойкостью. Были исследованы анти смачивания свойства при высоких температурах и антиадгезионное воздействия на мягкие ткани. Результаты показывают, потенциал использования скользкой поверхности для решения проблемы антиадгезионное при высоких температурах.
Protocol
Representative Results
Discussion
Эта рукопись детали протоколов для изготовления скользкой поверхности с высокой термостойкостью. Скользкая свойства наших подготовленную поверхность была продемонстрирована, наблюдая поведение легко скользящие капли воды. Затем, анти смачивания подготовленной скользкой поверхнос?…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана Фонд национального естественных наук Китая (Грант № 51290292) и было также поддержано академического совершенства фонд ПУАК для аспирантов.
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).
