Vorbereitung und Hochtemperatur-Anti-Adhäsion Verhalten einer rutschigen Oberfläche Edelstahl
Summary
Rutschige Oberflächen bieten eine neue Möglichkeit zur Lösung des Problems der Adhäsion. Dieses Protokoll beschreibt die Rutschgefahr bei hohen Temperaturen zu fabrizieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Rutschgefahr Anti-Benetzung für Flüssigkeiten und eine bemerkenswerte Anti-Haftwirkung an Weichteilen bei hohen Temperaturen zeigten.
Abstract
Anti-Klebeflächen mit hoher Temperaturbeständigkeit haben ein breites Anwendungspotenzial in elektrochirurgische Instrumente, Motoren und Rohrleitungen. Eine typische Anti-Benetzung superhydrophob Oberfläche schlägt einfach fehl, wenn eine Hochtemperatur-Flüssigkeit ausgesetzt. Vor kurzem, Nepenthes-inspirierten rutschigem Untergrund zeigt einen neuen Weg zur Lösung des Problems der Adhäsion. Eine Schmierstoffe Schicht auf der rutschigen Oberfläche kann als eine Barriere zwischen dem abgestoßen Materialien und die Oberflächenstruktur fungieren. Die rutschigen Oberflächen in früheren Studien zeigten jedoch selten hoher Temperaturbeständigkeit. Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Vorbereitung der rutschigen Oberflächen mit hoher Temperaturbeständigkeit. Photolithographie-gestützte Methode wurde verwendet, um Säule Strukturen auf Edelstahl zu fertigen. Durch die Funktionalisierung der Oberfläche mit Kochsalzlösung, war eine glatte Oberfläche vorbereitet, indem man Silikonöl. Die vorbereitete rutschige Oberfläche gepflegt die Anti-Benetzung für Wasser, auch wenn die Oberfläche bis 300 ° c erhitzt wurde Die glatte Oberfläche stellte auch, große Anti-Adhäsion Auswirkungen auf Weichteile bei hohen Temperaturen. Diese Art der rutschigen Oberfläche auf Edelstahl hat Anwendungen in der Medizintechnik, mechanische Ausrüstung, etc..
Introduction
Anti-Klebeflächen bei hohen Temperaturen für Gebrauch mit Flüssigkeiten und Weichteile erhalten haben großes Interesse aufgrund ihrer umfangreichen Anwendungspotenzial in elektrochirurgische Instrumente, Motoren, Rohrleitungen etc. 1 , 2 , 3 , 4. Muskelmodelle Oberflächen, insbesondere superhydrophob Oberflächen gelten wegen ihrer ausgezeichneten Anti-Benetzung Fähigkeiten und selbstreinigende Eigenschaften5die ideale Wahl. In superhydrophob Oberflächen sollten die Anti-Benetzungsfähigkeit der gesperrten Luft in der Oberflächenstruktur zugeschrieben werden. Allerdings ist der superhydrophob Zustand instabil, weil es in der Cassie-Baxter State6,7ist. Auch bei hohen Temperaturen kann die Anti-Benetzung für flüssige Tröpfchen wegen der Benetzung Statusübergang von Cassie-Baxter, Wenzel Zustand8fehlschlagen. Benetzung der Übergang wird durch kleine Tropfen Benetzung in den Strukturen induziert die Ergebnisse in das Scheitern, die Luft im Ort zu sperren.
Vor kurzem, inspiriert durch die rutschigen Eigenschaften der Peritome von der Kannenpflanze Nepenthes, berichtete Wong Et Al. eine Konzept auf rutschigem Untergrund zu konstruieren, durch Infusion ein Gleitmittel in die Oberflächenstrukturen9,10 ,11. Durch Kapillare Kraft können die Strukturen den Schmierstoff im Ort, ebenso wie in der gesperrten Atemhöhle auf superhydrophob Oberflächen festhalten. So können der Schmierstoff und Oberflächenstrukturen eine stabile fest/flüssig-Oberfläche bilden. Wenn das Schmiermittel eine bevorzugte Affinität für die Oberflächenstruktur hat, die Tropfen auf das zusammengesetzte Fläche gleitet leicht, mit nur einer sehr geringen Kontaktwinkel Hysterese (z. B. ~ 2 °)12. Dieser Schmierstoff Schicht ermöglicht auch die Oberfläche bemerkenswerte Anti-Benetzung Funktionen13, zeigt großes Potenzial für Medizinprodukte14,15haben. Frühere Studien auf rutschigem Untergrund konzentriert sich jedoch hauptsächlich auf die Vorbereitung für die Anwendung bei Raumtemperatur oder niedrigen Temperaturen. Es gibt nur wenige Studien über die Vorbereitung des rutschigen Oberflächen mit hoher Temperaturbeständigkeit. Zhang Et Al. zeigte beispielsweise, dass die rasche Verdunstung des Schmiermittels schnell den Fehler der rutschigen Eigenschaft sogar etwas hohen Temperaturen16verursacht.
Glatte Oberflächen mit hoher Temperaturbeständigkeit können das Anwendungspotenzial erweitern; zum Beispiel können sie als flüssige Barrieren, um Weichgewebe Haftung auf elektrochirurgischen Gerät Tipps zu verringern verwendet werden. Während des chirurgischen Eingriffs tritt schweren Weichgewebe Haftung wegen der hohen Temperatur der elektrochirurgischen Gerät Tipps. Das Weichgewebe kann verkohlt werden, wodurch es zu an der Instrumentenspitze halten, dann das Weichgewebe um Tipp17,18,19 reißt. Die eingehalten Weichteile auf die elektrochirurgische Instrumentenspitze negativ beeinflusst den Betrieb und auch das Scheitern der Blutstillung19,20induzieren kann. Diese Effekte Schaden deutlich von Gesundheit und wirtschaftlichem Interesse. Daher ist die Lösung des Problems der Weichgewebe Haftung auf elektrochirurgische Instrumente sehr dringend. In der Tat, bieten rutschigem Untergrund die Möglichkeit, dieses Problem zu lösen.
Hier präsentieren wir ein Protokoll, um Rutschgefahr bei hohen Temperaturen zu fabrizieren. Edelstahl wurde wegen seiner hohen Temperaturbeständigkeit als Oberflächenmaterial ausgewählt. Der rostfreie Stahl wurde durch Photolithographie-gestützte chemische Ätzung aufgeraut. Anschließend wurde die Oberfläche mit einem biokompatiblen Material, saline Octadecyltrichlorosilane (OTS)21,22,23,24funktionalisiert. Eine glatte Oberfläche wurde vorbereitet, indem man Silikonöl. Diese Materialien aktiviert die glatte Oberfläche, hohe Temperaturbeständigkeit zu erreichen. Die Anti-Benetzung Eigenschaft bei hohen Temperaturen und die Anti-Adhäsion Auswirkungen auf weiches Gewebe wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigen das Potenzial der mit rutschigem Untergrund zur Lösung des Problems der Anti-Adhäsion bei hohen Temperaturen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Diese Handschrift enthält Protokolle für die Herstellung einer glatten Oberfläche mit hoher Temperaturbeständigkeit. Die rutschige Eigenschaft unsere vorbereitete Oberfläche zeigte sich durch die Beobachtung der leichtes Gleiten Verhalten eines Wassertropfens. Dann wurde die Anti-Benetzung der vorbereiteten rutschigen Oberfläche bei verschiedenen hohen Temperaturen durch die Hinterlegung von einem Wassertropfen auf der heißen Oberfläche untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die vorbereitete rutschige Oberfläch…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde unterstützt von der National Natural Science Foundation of China (Grant Nr. 51290292) und wurde auch von der akademischen Exzellenz Stiftung BUAA für Doktorandinnen und Doktoranden unterstützt.
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 |
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