Overraskende lang levetid med høj vedhæftning af plasmabehandlet PTFE

Polytetrafluorethylen (PTFE), eller Telfon som det er bedre kendt, bruges i en række daglige produkter, fra køkkengrej til tæpper, på grund af dens ikke-klæbende egenskab. Imidlertid, denne selvsamme ikke-klæbrighed har begrænset dens anvendelse til andre områder, herunder medicin. Forskere ved Osaka University Graduate School of Engineering i samarbejde med Hyogo Prefectural Institute of Technology har rapporteret, hvordan varmeassisteret plasmabehandling kan modificere PTFE for at løse dette problem. Rapporten kan ses i RSC går videre

Kazuya Yamamura, lektor og Yuji Ohkubo, assisterende professor ved Osaka University, hvem først forfattede undersøgelsen, bemærke et behov for bedre smøremidler i medicinske procedurer. Mange mennesker tænker ikke så meget over det, men "gummiet i sprøjter skal være stabilt og ikke-klæbende for at give nøjagtige mængder af et medicinsk middel, " sagde Ohkubo.

I de nuværende procedurer, gummiet er normalt smurt med en belægning såsom siliciumolie, men denne belægning kan forurene midlet. PTFE ville være et ideelt smøremiddel, fordi det ikke ville blandes med midlet, men for at være effektiv skal den også klæbe til gummiet.

For at øge klæbeevnen, forskere vil behandle PTFE med enten ætsende natriumbaserede forbindelser eller plasma. Plasmabehandling er sikker, men vedhæftningen er ringere.

"Konventionel plasmabehandling efterlader et svagt grænselag (WBL) på den plasmabehandlede PTFE. Denne WBL svækker vedhæftningen mellem PTFE og gummiet, " forklarer Yamamura.

Fast besluttet på at lave en sikker PTFE-baseret klæbemiddel, Ohkubo overvejede trykket og temperaturen, hvorunder plasmabehandlingen blev udført.

Egnede betingelser for at øge vedhæftningen var resultatet af nye kemiske bindinger og ætsning af en WBL på PTFE-overfladen. "Carbon-fluorid-bindinger blev udskiftet med carbon-carbon-tværbindinger", da plasmaeffekten blev øget, sagde Katsuyoshi Endo, professor, der ledede undersøgelsen. Disse tværbindinger og ætsning genoprettede WBL, styrker vedhæftningen mellem PTFE og gummi.

Yderligere undersøgelser viste, at stigningen i tværbindinger var et resultat af den højere PTFE-overfladetemperatur, der fulgte med plasmabehandling ved højere effekt. For at maksimere disse tværbindinger, forskerne besluttede at opvarme PTFE til flere hundrede grader Celsius før plasmabehandling.

"Overfladen af ​​PTFE-plade har generelt en WBL, der indeholder mange ridser og huller", som kan påvirke vedhæftningen, forklarede Ohkubo. Den varmestøttede plasmabehandling forbedrede adhæsionsegenskaben ved at genvinde WBL.

Virkningen af ​​varme og kraft på vedhæftningen var meget tydelig. Ved lavere plasmaeffekt, skrælningstest viste, at PTFE let kunne spaltes fra gummiet. Imidlertid, ved højere magt, vedhæftningen var så stærk, at gummiet rev fra hinanden i stedet for at skilles fra PTFE. I øvrigt, denne effekt blev set et år efter behandlingen, demonstrerer stabiliteten af ​​adhæsionen.

At denne stærke vedhæftning kunne opnås uden giftige kemikalier tyder på, at den allerede store brug af PTFE kunne udvides yderligere. "Vores metode er ligetil og kan øge antallet af medicinske anvendelser, " sagde Ohkubo. Den varmestøttede plasmabehandling bør også være nyttig til at forbedre vedhæftningen af ​​andre materialer.