Summary
משטחי חלקלק מספקים דרך חדשה כדי לפתור את הבעיה אדהזיה. פרוטוקול זה מתאר כיצד להמציא משטחי חלקלק בטמפרטורות גבוהות. התוצאות מדגימים כי משטחי חלקלק הראה נגד הרטבה נוזלים, השפעה אנטי אדהזיה מדהים על הרקמות הרכות בטמפרטורות גבוהות.
Abstract
נגד הידבקות משטחים עם עמידות בטמפרטורות גבוהות יש יישום רחב פוטנציאל מכשירים electrosurgical מנועי, צינורות. משטח superhydrophobic טיפוסי נגד הרטבה נכשלת בקלות כאשר הם נחשפים נוזל בטמפרטורה גבוהה. לאחרונה, כדנית-משטחי חלקלק בהשראת הפגינו דרך חדשה כדי לפתור את הבעיה אדהזיה. שכבה סיכה על המשטח חלקלק יכול לשמש חיץ בין החומרים דוחים את מבנה המשטח. עם זאת, משטחים חלקים במחקרים קודמים הראו רק לעתים רחוקות עמידות בטמפרטורות גבוהות. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול עבור הכנת משטחים חלקים עם עמידות בטמפרטורות גבוהות. שיטה בסיוע פוטוליתוגרפיה שימשה לפברק עמוד מבנים על נירוסטה. על ידי functionalizing פני השטח עם תמיסת מלח, משטח חלקלק הוכן על-ידי הוספת שמן סיליקון. המשטח חלקלק מוכן מתוחזק המאפיין הרטבה נגד מים, גם כאשר פני השטח היה מחומם ל 300 ° C. כמו כן, המשטח חלקלק הציג נהדר אדהזיה נגד השפעות על הרקמות הרכות בטמפרטורות גבוהות. סוג זה של משטח חלקלק נירוסטה כולל יישומים במכשור רפואי, ציוד מכני, וכו '.
Introduction
משטחים נגד הידבקות בטמפרטורה גבוהה לשימוש עם נוזלים ורקמות רכות קיבל עניין רב בגלל היישום הנרחב שלהם פוטנציאל מכשירים electrosurgical, המנועים, צינורות וכדומה 1 , 2 , 3 , 4. משטחים Bioinspired, במיוחד superhydrophobic משטחים, נחשבים הבחירה האידיאלית בגלל שלהם יכולות נגד הרטבה מצוינת ואת מאפייני ניקוי עצמי5. משטחים superhydrophobic, צריך ולשייך את היכולת האנטי-הרטבה האוויר נעול במבנה השטח. עם זאת, המדינה superhydrophobic יציב כי זה ב6,המדינה קאסי-בקסטר7. כמו כן, בטמפרטורות גבוהות, הרטבה אנטי טיפות נוזל עלול להיכשל הרטבה מצב המעבר קאסי-בקסטר המדינה ונצל8. מעבר הרטבה הנגרמת על ידי הרטבה droplet נוזלי קטן במבנים, אשר גורמת לכשל לנעול את האוויר במקום.
בהשראת מאפייני peritome של הצמח הכד, כדנית, חלקלק וונג. et al. דיווח לאחרונה קונספט כדי לבנות משטחים חלקים על ידי החדרת חומר סיכה לתוך מבנים משטח9,10 ,11. עקב כוח נימי, המבנים יכול בחוזקה להחזיק חומר הסיכה במקום, בדיוק כמו לכיס אוויר נעול על משטחים superhydrophobic. לפיכך, חומר סיכה ומבנים משטח יכולים ליצור משטח מוצק/נוזל יציב. כאשר חומר הסיכה יש זיקה מועדף על מבנה השטח, ה-droplet נוזלי על פני השטח composite יכול להחליק בקלות, עם רק היסטרזיס נמוך מאוד זווית מגע (למשל, ~ 2 °)12. שכבה זו סיכה מאפשר גם למשטח יש יכולות אנטי-הרטבה מדהים13, הוכחת פוטנציאל גדול עבור מכשירים רפואיים14,15. עם זאת, מחקרים קודמים על משטחים חלקים התמקדו בעיקר לקראת יישום בטמפרטורת החדר או טמפרטורות נמוכות. ישנם מחקרים מעטים מאוד על הכנת משטחים חלקים עם עמידות בטמפרטורות גבוהות. לדוגמה, ג'אנג. et al. הראה כי אידוי מהיר של חומר סיכה במהירות גורמת לכשל של נכס חלקלק בטמפרטורות גבוהות מעט אפילו16.
משטחי חלקלק עם עמידות בטמפרטורות גבוהות יכול להרחיב את היישום פוטנציאליים; לדוגמה, הם יכול לשמש מחסומים נוזלי להפחתת רקמות רכות הדבקה על מכשיר electrosurgical טיפים. במהלך פעולת כירורגי, הידבקות רקמות רכות קשות מתרחשת בשל הטמפרטורה הגבוהה של העצות electrosurgical כלי. הרקמות הרכות יכולים להיות חרוכים, גורם לזה לדבוק הטיפ כלי, אשר אז דמעות הרקמות הרכות סביב עצה17,18,19. הרקמות הרכות מודבקת על קצה כלי electrosurgical באופן שלילי משפיע על הפעולה, גם עלול לגרום לכשל של hemostasis19,20. תופעות אלה פוגעים באופן משמעותי אינטרס כלכלי ובריאות של אנשים. לכן, פתרון הבעיה של רקמות רכות הדבקה על מכשירים electrosurgical הוא דחוף מאוד. למעשה, משטחים חלקים מציעות הזדמנות כדי לפתור בעיה זו.
כאן, אנו מציגים פרוטוקול להמציא משטחי חלקלק בטמפרטורות גבוהות. נירוסטה נבחרה כחומר משטח בגלל עמידותו בטמפרטורות גבוהות. פלדת היה roughened על ידי בסיוע פוטוליתוגרפיה צריבה כימית. לאחר מכן, המשטח היה functionalized עם חומר מסתיימים, מלוחים octadecyltrichlorosilane (פאלו ורדה)21,22,23,24. משטח חלקלק הוכן על-ידי הוספת שמן סיליקון. חומרים אלה אפשרה המשטח חלקלק על מנת להשיג עמידות בטמפרטורות גבוהות. המאפיין נגד הרטבה בטמפרטורות גבוהות, ההשפעות האנטי-אדהזיה על רקמות רכות נחקרו. התוצאות ולהראות את הפוטנציאל של שימוש משטחי חלקלק כדי לפתור את הבעיה אדהזיה אנטי בטמפרטורות גבוהות.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. פוטוליתוגרפיה על פלדת אל-חלד
- לעצב את photomask באמצעות תוכנת ציור מכני, הרכיבו את העיצוב על-ידי שליחתו מדפסת photomask4.
- לשטוף פלדת אל-חלד (316 SS; lengthx רוחב: 4 ס מ x 4 ס מ, עובי: 1 מ מ) על ידי שטיפה זה בפתרונות אלקליין (50 גר'/ליטר NaOH ו 40 g/L2CO נה3) בטמפרטורת החדר למשך 15 דקות להסיר שמן מזהמים.
- ניקוי יסודי של פלדת אל-חלד על-ידי ביצוע ניקוי אולטראסוניות ב מכונת ניקוי אולטראסוניות (תדר עבודה: 40 קילו-הרץ, כוח אולטרה סאונד: 500 ואט). לשטוף את זה ברצף עם מים יונים, n-הקסאן, אצטון ואתנול למשך 10 דקות.
- יבש את פלדת על-ידי הצבתו על פלטה חמה ב 150 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות הגן פלדת על ידי הסתרתה באמצעות גיליון של נייר אלומיניום (Al).
- המקום פלדת אל-חלד במרכז coater ספין. השתמש טפי להפקיד photoresist חיובי (בערך 1 מ"ל) על גבי הנירוסטה, מן המרכז אל הקצה, עד photoresist מכסה לחלוטין את פלדת אל-חלד. הימנע בועה-צורה photoresist.
- לבצע ספין-ציפוי, תחילה עם מהירות של 700 סל ד/דקה 6 s, להתחיל מחזור ספין, ואז עם מהירות של 1,500 סל"ד/דקה 15 s, להפיץ את photoresist באופן אחיד.
- לשחרר את שסתום ואקום ולאחזר את פלדת אל-חלד בעזרת זוג מספריים. מניחים את נירוסטה על פלטה חמה ב 120 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות לאפות את photoresist.
- המקום פלדת אל-חלד שסתום ואקום של מכונה פוטוליתוגרפיה. הגדר את זמן החשיפה של המכונה פוטוליתוגרפיה 25 s.
הערה: כאן, המכונה פוטוליתוגרפיה היא aligner קשר עם אולטרה סגול (UV) אור באורך גל של 254 ננומטר, עוצמת האור של mW/cm 132. - לשחרר את פלדת אל-חלד ולמקם אותו הפתרון מפתח עבור 1 דקות להסיר את photoresist מבלי לחשוף אותו לאור UV. הסר את פלדת אל הפתרון מפתח לשטוף אותה עם מים יונים, לייבש אותו תחת גז2 N.
- המקום פלדת אל-חלד על פלטה חמה כדי לאפות בתנור בחום של 120 מעלות למשך 2 דקות.
- השתמש במיקרוסקופ זקוף הגדלה של 100 x להתבונן על פני הנירוסטה לבחון את המרקם photoresist שהושג.
2. כימי תחריט של פלדת אל-חלד
- להכין חומר כימי תצריב פתרון עם נפח של 200 מ ל (400 g/L FeCl320 g/L חומצה זרחתית, חומצת מלח 100 גרם/ליטר) בתוך 500-mL.
- המקום פלדת אל-חלד עם מרקם photoresist בתמיסה כימית למשך 10 דקות. אל תאפשר את החלקים מפלדת ליצור קשר עם אחד את השני. המקום לכל היותר פיסות פלדת אל-חלד ארבעה בבת אחת.
- להוציא פלדת אל-חלד חרוט כימית באמצעות פינצטה, לשטוף את החלקים עם מים יונים עבור 1 דקות, לייבש אותם עם גז2 N.
- הסר את המרקם photoresist על ידי השוקע על חלד, אצטון ניקוי אולטראסוניות במשך 5 דקות. לאחר מכן, יבש הנירוסטה כימית חרוט עם גז2 N.
3. פאלו ורדה הרכבה עצמית-כימית חרוט מנירוסטה
- לנקות את פלדת אל-חלד כימית חרוט עם זרם קבוע של מים יונים, לייבש אותו עם N2 גז, ומניחים אותו על צלחת חמה ב 100 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות להתייבש לחלוטין את פני השטח.
- Hydroxylate של פלדת אל-חלד חרוט כימי עם טיפול פלזמה2 O במכונה פלזמה של RF, עם כוח RF של 100 W 10 דקות, בלחץ המערכת של 100 mbar של קצב זרימה של 20 sccm.
- להכין פתרון 1 מ"מ פאלו ורדה טולואן נטול מים בתוך. יבש את הספל ביסודיות לפני ההכנה פתרון.
- יש לשטוף את פלדת אל-חלד כימית חרוט עם הפתרון פאלו ורדה במשך 4 שעות בטמפרטורת החדר. מקם את הספל בשקית אטומה. אל תאפשר את החלקים פלדת אל-חלד ליצור קשר עם אחד את השני.
- להסיר את פלדת אל-חלד לנקות אותו עם טולואן נטול מים על-ידי ביצוע ניקוי אולטראסוניות למשך 10 דקות, לייבש אותו עם גז2 N.
4. הכנת המשטח חלקלק
- להפקיד כ ס מ/10 מ"ל שמן סיליקון2 (צמיגות: 350 cst; מתח: mN 21.1/m) על גבי פלדת אל-חלד מצופה פאלו ורדה, מבחינה כימית חרוטה בעזרת טפטפת של.
- השתמש stereomicroscope אופטי כדי לבחון את תהליך הרטבה של שמן סיליקון על פני השטח נירוסטה (הגדלה של 10 x).
- הסר את שמן סיליקון עודף על-ידי הצבת את נירוסטה בצורה מאונכת לשעה.
5. חקירת מים הזזה התנהגות על משטחים חלקים
- להפקיד טיפונת מים 4-µL על המשטח חלקלק. מקם את נירוסטה תחת מיקרוסקופ אופטי, להטות את המצע על ידי ~ 2°.
- דמיינו את ה-droplet מים הזזה על המשטח חלקלק בהגדלה גדולה נמוך (50 x) כדי לבדוק שיש המשטח חלקלק המאפיין הזזה קלה.
6. ניתוח של הרטבה אנטי על המשטח חלקלק בטמפרטורות גבוהות
- המקום פלדת אל-חלד עם משטח חלקלק על פלטה חמה באמצעות פינצטה. הגדר את הכיריים בטמפרטורות גבוהות שונות (קרי, 200 ° C 250 ° C, 300 ° C) כדי לנתח את התנהגויות אנטי-הרטבה בטמפרטורות שונות.
הערה: אל תיגע ישירות את פלדת אל-חלד טמפרטורה גבוהה עם הידיים. - השתמש מזרק מיקרו להפקיד טיפונת מים 10-µL על המשטח חלקלק.
הערה: לפני שחרור ה-droplet המים, הטמפרטורה של פני השטח חלקלק אמורים להגיע שיווי משקל. - השתמש מצלמה במהירות גבוהה כדי להקליט את התנועה droplet מים בקצב מסגרת של 500 הרץ.
- לתקן את המצלמה על חצובה, לכוון את העדשה של המצלמה לכיוון פלדת אל-חלד. התאם את המוקד של המצלמה כדי לקבל תמונה droplet מים צלולים. להקליט את תנועת ה-droplet מים על פני השטח מפלדת על-ידי לחיצה על לחצן התחל של המצלמה. לחצו על הכפתור end של המצלמה כאשר השקופיות droplet ' מים ' תוריד את פלדת אל-חלד כדי להשלים את ההקלטה.
7. ניתוח ההשפעות נגד הידבקות של המשטח חלקלק על רקמות רכות
- השתמש תחמן, dynamometer על פלטה חמה, אביזר נייח כדי להגדיר סמיך לכפות מדידה פלטפורמה4, כפי שמוצג איור 3 א.
- במקום משטח הבדיקה על הכיריים. להשתמש במלחצת כדי לתקן את פלדת על הצלחת. לחמם את פני השטח מבחן לטמפרטורה מסוימת גבוהה (למשל, 300 ° C).
הערה: פני מבחן מקרוב לפנות את הכיריים כדי להבטיח חום יעיל תחבורה אל פני השטח חלקלק. - לתקן את dynamometer כדי manipulator. התחבר לטבלה גליל (קוטר: 2 ס מ) עם ראש כוח לפעול כמו רקמה רכה קבועה פלטפורמה.
- לתקן את הרקמות הרכות (למשל, חזה עוף; אורך: 5 ס מ, רוחב: 2 ס מ, עובי: 3 מ מ) על השולחן גליל באמצעות חוט דק. ודא כי השטח רקמות רכות כ אפילו.
- לטעון את הרקמות הרכות על גבי משטח הבדיקה במהירות של 1 מ מ/s עד dynamometer מגיע מסוימים מקסימום כוח (למשל, 4.5 N) על-ידי סיבוב כפתור תנועה של manipulator. לאחר מכן, לפרוק את הרקמות באותה מהירות.
- לחבר מחשב dynamometer באמצעות קו תמסורת נתונים והקלטה של הכוח בזמן אמת בין הרקמות הרכות על פני מבחן.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
המשטח חלקלק הוכן על-ידי הוספת שמן סיליקון פלדת אל-חלד מצופה פאלו ורדה, חרוטה מבחינה כימית. בשל תכונותיהם כימי דומה, המשטח היה שנרטבו לחלוטין על ידי שמן סיליקון. תהליך הרטבה מוצג איור 1a. קו מקווקו אדום מסמן את הקו הרטבה. לאחר הרטבה, שכבת שמן גלוי יכול להבחין בין המשטח יבש. המאפיין חלקלק של המשטח חלקלק מוכן נחקר על ידי הפקדת טיפונת מים על המשטח חלקלק עם זווית של 2°. איור 1b מראה התנועה droplet מים בחיי עיר על פני חלקלק. קו מקווקו צהוב מסמן את קו קשר, ולהראות התוצאות ה-droplet מים צף, הזזה על המשטח חלקלק.
ההתנהגויות נגד הרטבה של המשטח חלקלק מוכן על טיפונת מים בטמפרטורות גבוהות נחקר. המשטח חלקלק היה מחוממים לטמפרטורות שונות, טיפות מים הופקדו על פני השטח. ב 200 מעלות צלזיוס (איור 2 א), ה-droplet מים קודם בחוזקה יצר קשר עם פני השטח, ואז ירד איזור המגע בין פני ה-droplet. לאחר כ מ-6200 ms, ה-droplet מים החלה להחליק מעל פני השטח. ב 250 מעלות צלזיוס (איור 2b), ה-droplet מים היה אזור קטן מאוד ליצירת קשר ראשוני עם השטח. לאחר כ 800 ms, ה-droplet מים החלה להחליק מעל פני השטח. ב 300 ° C (איור 2 c), ה-droplet מים היה קשר לא יציב מיד לאחר שהופקדו במהירות החליקה מחוץ המשטח חלקלק לאחר רק 250 ms.
האפקט האנטי-אדהזיה של המשטח חלקלק על רקמה רכה הוערך על ידי מדידת אדהזיה הכוח. הקמנו פלטפורמה מדידת אדהזיה בכוח על-ידי שילוב של מערכות חימום ומניפולציה (איור 3 א). הרקמות הרכות היה קבוע על גבי dynamometer, אשר היה מחובר manipulator, ואת השטח המבחן היה קבוע על פלטה חמה. חזה עוף נבחר כנציג בגלל רקמת הטהור שלה. לאחר טעינת הרקמות הרכות על פני מבחן, בלחץ של 4.5 N, תהליך הפריקה נוצר כוח הדבקה בין רקמות רכות מבחן השטח. התוצאות מוצגות באיור איור 3b. כוחות אדהזיה היו ± ± 0.18 N ו- 0.04 0.80 0.02 N על חלקה מפלדת וחלקלק המשטחים, בהתאמה. הכוח אדהזיה הופחתו בסדר גודל על המשטח חלקלק לעומת זאת על פני מפלדת חלקה.
איור 1. תהליך היווצרות של המשטח חלקלק המאפיין חלקלק. (א) להרטיב תהליך של שמן סיליקון על פאלו ורדה-מצופה, מבחינה כימית חרוט פלדת אל-חלד. המשטח יכול להיות שנרטבו לחלוטין על ידי שמן סיליקון בשל מאפיינים כימיים דומים בין השכבה המולקולרית פאלו ורדה שמן סיליקון. (B) droplet מים צף על שמן סיליקון, מציג מאפיין קל-הזזה. הנירוסטה יש זווית הטיה של 2°. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
באיור 2. התנהגות אנטי-הרטבה של המשטח חלקלק עם טיפונת מים בטמפרטורות גבוהות. מים droplet התנועה לאחר להיות מופקד על משטח חלקלק אופקי בטמפרטורות גבוהות שונות: (א) 200 ° C, (B) 250 ° C, ו- (ג) 300 ° C. כל טיפות מים החליקה מחוץ המשטח חלקלק לאחר זמן מסוים, ואת הזמן הדרוש עבור ה-droplet מים לשקופית ירד משם עם הגדלת טמפרטורת פני השטח. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 3. אנטי-אדהזיה הערכה של המשטח חלקלק עם רקמה רכה בטמפרטורות גבוהות. תיאור סכמטי של פלטפורמת מדידת אדהזיה כוח (A). רקמות רכות נטען על פני מבחן באמצעות תחמן מחובר של dynamometer. הכוח אדהזיה הועבר המחשב. אדהזיה (B) בכוח בין הרקמות הרכות על פני מבחן. רקמות רכות נטען על פני מבחן על טמפרטורת פני שטח של 300 מעלות צלזיוס. הכוח אדהזיה על המשטח חלקלק ירדו בכ בסדר גודל בהשוואה לזה על פני מפלדת חלקה. קווי השגיאה המוצגות הן סטיות תקן ממוצעת (SD). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
כתב יד זה מפרט פרוטוקולים עבור בדיית משטח חלקלק עם עמידות בטמפרטורות גבוהות. המאפיין חלקלק של השטח שלנו מוכן הודגם על ידי הזזה קלה התנהלות טיפונת מים. . אז, נגד הרטבה של המשטח חלקלק מוכן בטמפרטורות גבוהות שונות נחקר על ידי הפקדת טיפונת מים על פני השטח חם. התוצאות מציגות המשטח חלקלק מוכן מתוחזק מאפיין חלקלק, גם כאשר זה היה מחומם ל מעל 300 ° C. אנחנו נקבע גם את ההשפעות נגד הידבקות של המשטח חלקלק על רקמות רכות.
שלא כמו פני השטח superhydrophobic, המבנים משטח על המשטח חלקלק לשמש מבני אחזקות מוחדר חומר הסיכה. על-פי הקודם המחקר25, בגלל בזיקה מועדף של פני השטח מצופים פאלו ורדה עבור שמן סיליקון, יצוף טיפונת מים על סיליקון חלוטים שמן משטח המבנה, כפי שהוכח ב איור 1B. חוץ מזה, ממשק נוזלי/נוזל/מלא זה נותן השטח היסטרזיס נמוך מאוד זווית מגע של immiscible נוזלי טיפות עם שמן סיליקון. לכן, ה-droplet מים. נוכל להחליק בקלות על המשטח חלקלק כמו איך מכינים.
בגלל ההתנגדות בטמפרטורה גבוהה מעולה של פלדת המצע, שכבת functionalized פאלו ורדה, שמן סיליקון מוחדר, המשטח חלקלק מוכן ניתן לשמור על רכושה חלקלק בטמפרטורות גבוהות מאוד. עם זאת, בטמפרטורות גבוהות, ה-droplet מים לא להחליק על פני השטח, אבל זה יכול לגלגל על פני השטח. התוצאות ניתן ולשייך את אפקט Leidenfrost26. בטמפרטורות גבוהות, סיליקון שמן ומים מתאדים, האדים יכולים ליצור שכבת אדים בין ה-droplet מים בשכבת שמן סיליקון. למעשה, אידוי של ה סיליקון-שמן ומים droplet הגדל עם העליה בטמפרטורה. לכן, שכבת אוויר בטמפרטורות גבוהות יותר יש יכולת משופרת כדי למנוע מגע ישיר בין ה-droplet מים שמן סיליקון. בדומה ה-droplet מים מתגלגל על פני השטח-300 ° C (איור 2C), ה-droplet מים כמעט צף על שכבת אוויר. איש הקשר היה מאוד לא יציב, ולכן זה במהירות החליק מעל פני השטח.
השכבה סיכה יכול גם לפעול מחסום נגד הידבקות של רקמות רכות. פלטפורמה מדידת אדהזיה הכוח הוקם כדי לחקור את האפקט נגד הידבקות של המשטח חלקלק על רקמות רכות. עקב הרקמה טהור, נבחר את חזה עוף הרקמות הרכות ניסיוני. הרקמות הרכות נטען על פני חלקה מפלדת, על המשטח חלקלק. התוצאות להדגים ירידה משמעותית של אדהזיה לכפות על המשטח חלקלק (קרי, מ 0.80 ± 0.18 N על פני חלקה כדי 0.04 ± 0.02 N על המשטח חלקלק). המושג הזה מציע תובנות חדשות לפתרון הבעיה הידבקות רקמות רכות על מכשירים electrosurgical. כי שמן סיליקון של פאלו ורדה מסתיימים22,27בקרב אנשי עסקים ותיירים כאחד, ניתן ליישם שיטת שלנו מכשירים electrosurgical, כולל את האזמל monopolar ואזמל אולטראסוניות.
בנוסף, השיטה שלנו היא פשוטה מאוד, ואת זה ניתן לפשט עוד יותר. מבנה עמוד מאפשר השטח להחזיק עוד שמן סיליקון, ושל עוד שמן סיליקון יכול לפעול ביעילות כמחסום על רקמות רכות. עם זאת, אם אין צורך כל כך שמן סיליקון, כגון מתי זה משמש נגד הרטבה של טיפונת מים, הנירוסטה יכול להיות ישירות roughened על ידי צריבה כימית. השיטה פשוטה פשוטה, שניתן להחיל על סוגי שטח שונים, כולל משטח מעוקל. יצוין, כי שמן סיליקון יתפוגג, כאשר השטח הוא מחומם לטמפרטורה גבוהה, המאפיין חלקלק ייכשל בסופו של דבר לאחר זמן מסוים. אבל על-ידי הוספת שמן סיליקון אל פני השטח, זה להחזיר את המאפיין חלקלק. השלב הקריטי של פרוטוקול שלנו הוא הכנת פאלו ורדה ציפויים על פני מבנים, הקובע את המאפיין חלקלק הסופי של המשטח חלקלק. לפיכך, הצעד הרכבה פאלו ורדה יש בקפידה לבצעו.
משטחים חלקים הם השטח פונקציונלי המתעוררים להשגת ניקוי עצמי, למניעת הדבקות, הציפוי נגד, וכו '. יש לו יתרונות רבים, כולל ייצור קל, עמיד repellence נוזלים שונים, יציבות טובה הלחץ של ריפוי עצמי. השיטה פשוטה שלנו מציע דרך לבניית משטח חלקלק עם עמידות בטמפרטורות גבוהות. אנו מאמינים כי השיטה המוצעת יאפשר יישום משטח חלקלק ומכשור רפואי, מנועי, צינורות מים חמים וכו
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים אין לחשוף.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכה על ידי נבחרת מדעי הטבע קרן של סין (מענק מס 51290292), גם נתמך על ידי קרן מצוינות אקדמית של BUAA עבור תלמידי תואר שלישי.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- 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).
