Giv den plasmabehandlingen:Stærk vedhæftning uden klæbemidler

Polymerer, der indeholder plast, er essentielle i det moderne liv. At være let, stærk og ikke-reaktiv, en lang række teknologier afhænger af dem. Imidlertid, de fleste polymerer klæber ikke naturligt til andre materialer, så de har brug for klæbemidler eller ætsende kemiske behandlinger for at muliggøre fastgørelse. Dette er et problem inden for områder som mad og medicin, hvor forurening for enhver pris skal undgås.

Der er et presserende behov for en ren måde at fremstille industrielle polymerer på. Nu, et team på Osaka University har opnået netop det. De har udviklet en række plasmabehandlinger for at tillade vulkaniseret gummi og plasten PTFE (polytetrafluorethylen) at klæbe til hinanden eller til andre materialer. Metoden aktiverer polymerernes overfladekemi, som beskrevet i en undersøgelse i Videnskabelige rapporter .

"Hvis du sprøjter PTFE med et plasma af helium ved 200 grader, det kan klæbe til uvulkaniseret gummi - dette er en teknik, vi udviklede tidligere i vores laboratorium, " siger undersøgelsens hovedforfatter Yuji Ohkubo. "Men vulkaniseret gummi udgør en større udfordring. I vores seneste undersøgelse, vi tilpassede en ny plasmabehandling til vulkaniseret silikonegummi, gør, at det klæber stærkt til PTFE for første gang."

Den pågældende silikone var PDMS (polydimethylsiloxan), en velkendt harpiks. Mens det vigtigste gennembrud inden for PTFE-adhæsion var den varmeassisterede plasmabehandling, Tricket med PDMS er at bombardere overfladen med en plasmastråle, ved at tvinge nitrogen/luftplasma gennem et lille hul. Strålen bryder silicium-carbon-bindingerne på overfladen og omdanner dem til silanol (Si-OH).

At være mere reaktiv end den originale silikoneoverflade, disse silanolgrupper kan binde med PTFE. Under højt tryk, hydrogenbindinger dannes mellem silanol og de oxygenholdige funktionelle grupper på den behandlede PTFE. Stærke kovalente bindinger (C-O-Si, hvor C kommer fra PTFE og Si fra silikone) syr de to polymerer yderligere sammen, selv uden klæbemiddel.

Ved at forene de to materialer kan de hver især nyde fordelene ved den anden – den kemiske resistens, smudsafvisende og glideevne af PTFE, og silikonens elasticitet. Uigennemsigtig PTFE kan også erstattes af PFA (perfluoralkoxyalkan), hvis der er behov for gennemsigtighed. Og det er ikke alt - når bagsiden af ​​PDMS også er plasma-jet, det kan binde til kobber og endda glas. Som et ekstremt stærkt dobbeltsidet tape, denne tre-lags sandwich gør det muligt for fluorpolymererne at klæbe rent til andre nyttige materialer.

"PDMS er meget udbredt i medicin, for eksempel i mikrofluidchips, " forklarer medforfatter Katsuyoshi Endo. "Der kan være store fordele ved at gøre både PTFE og PDMS mere alsidige til medicinske og fødevareteknologier gennem klæbemiddelfri vedhæftning. Kombineret med manglen på ethvert behov for flygtige kemikalier, Vi håber, at vores metode vil udvide horisonten for polymerer i højteknologi."