Comportement contre les adhérences préparation et haute température d’une Surface glissante sur acier inoxydable

L’objectif général de cette expérience est de décrire comment fabriquer des surfaces glissantes résistantes aux hautes températures et d’étudier l’effet anti-adhérence des surfaces préparées à haute température. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la biomédecine. Comme un problème d’adhérence des tissus mous sur les instruments électrochirurgicaux.

Le principal avantage de cette technique est que les surfaces de glissement préparées peuvent obtenir une excellente adhérence à des températures élevées. La démonstration de la procédure sera faite par Liu Guang, un étudiant diplômé de mon laboratoire. Pour commencer cette procédure, concevez et fabriquez le photomasque comme indiqué dans le protocole de texte.

Ensuite, lavez la plaque en acier inoxydable dans des solutions alcalines à température ambiante pendant 15 minutes. À l’aide d’une machine de nettoyage à ultrasons, nettoyez soigneusement la plaque à une fréquence de travail de 40 kilohertz dans une puissance ultrasonore de 500 watts. Ensuite, rincez-le séquentiellement avec de l’eau déminéralisée et de l’hexane, de l’acétone et de l’éthanol pendant 10 minutes chacun.

Placez la plaque lavée sur une plaque chauffante réglée à 150 degrés Celsius. Couvrez l’acier inoxydable d’une feuille de papier d’aluminium et laissez-le sécher sur la plaque chauffante pendant 30 minutes. Après cela, transférez l’acier dans une toupie en le plaçant au centre.

À l’aide d’un compte-gouttes, déposez environ 1 millilitre de résine positive sur la plaque en commençant par le centre et en se déplaçant vers le bord jusqu’à ce que toute la plaque soit recouverte. Ensuite, démarrez la fraise à 700 tr/min pendant six secondes, puis augmentez à 1500 tr/min pendant 15 secondes pour répartir uniformément la résine photosensible. Relâchez ensuite la soupape de dépression.

À l’aide d’une pince à épiler, retirez l’acier revêtu de la toupie rotative. Gardez l’acier sur une plaque chauffante à 120 degrés Celsius pendant deux minutes pour cuire la résine photosensible. Ensuite, transférez l’acier inoxydable dans la soupape à vide de la machine de photomatographie.

Réglez le temps d’exposition sur 25 secondes et allumez l’appareil de photomatographie. Après cela, retirez l’acier. Immergez-le dans une solution de révélateur pendant une minute pour retirer la résine photosensible sans l’exposer à la lumière UV.

Retirez ensuite la plaque de la solution de révélateur et lavez-la avec de l’eau déminéralisée. Sécher la plaque lavée sous l’azote gazeux. Placez ensuite l’acier séché sur une plaque chauffante.

Faites-le cuire à 120 degrés Celsius pendant deux minutes. À l’aide d’un microscope droit avec un grossissement de 100 fois, inspectez la texture photosensible obtenue sur l’acier inoxydable. Pour commencer, préparez 200 millilitres de solution de gravure chimique dans un bécher de 500 millilitres.

Ajoutez ensuite l’acier inoxydable. Laissez la plaque dans la solution pendant 10 minutes. À l’aide d’une pince à épiler, retirez l’acier gravé chimiquement.

Laver à l’eau déminéralisée pendant une minute. Sécher à l’azote gazeux. Utilisez une machine de nettoyage à ultrasons pour nettoyer l’acier à l’acétone pendant cinq minutes afin d’éliminer la texture photorésistante.

Ensuite, séchez la plaque gravée avec l’azote gazeux. Utilisez un jet constant d’eau déminéralisée pour nettoyer l’acier inoxydable dépoli chimiquement. Sécher à l’azote gazeux.

À l’aide d’une plaque chauffante, chauffez l’acier à 100 degrés Celsius pendant 30 minutes pour sécher complètement la surface. Ensuite, transférez l’acier dans une machine à plasma RF. Utilisez une puissance RF de 100 watts, une pression système de 100 millibars et un débit de 20 SSCM pour hydroxyler l’acier avec un traitement au plasma O2 pendant 10 minutes.

Après cela, préparez une solution OTS d’un millilitre dans du toluène anhydre. Transférez l’acier gravé dans la solution OTS. Fermez le bécher et laissez-le reposer pendant quatre heures à température ambiante.

Retirez ensuite l’acier de la solution et nettoyez-le avec du toluène anhydre. À l’aide d’une machine de nettoyage à ultrasons, nettoyez la plaque pendant 10 minutes. Séchez-le avec de l’azote gazeux.

Pour commencer, utilisez un compte-gouttes pour déposer environ 10 millilitres d’huile de silicone sur l’acier inoxydable revêtu d’OTS et gravé chimiquement. Ensuite, utilisez un stéréomicroscope optique pour observer le processus de mouillage du silicone sur la surface de l’acier. Placez la plaque d’acier en position verticale pendant une heure pour éliminer tout excès d’huile.

Déposez ensuite une gouttelette de quatre microlitres d’eau sur la surface glissante en silicone. Chargez l’acier dans un microscope optique et inclinez-le à environ deux degrés. À faible grossissement, observez la gouttelette d’eau pour confirmer qu’elle peut facilement se déplacer sur la surface glissante.

À l’aide d’une pince à épiler, transférez l’acier sur une plaque chauffante. Réglez la température pour analyser les comportements anti-mouillage à différentes températures élevées, comme indiqué dans le protocole texte. Fixez une caméra haute vitesse à un trépied et dirigez-la vers l’acier.

Après avoir ajusté la mise au point, à l’aide d’une microseringue, déposez 10 microlitres d’eau sur la surface glissante et enregistrez le mouvement de la gouttelette d’eau à une fréquence d’images de 500 hertz. Arrêtez l’enregistrement lorsque la gouttelette glisse sur la surface glissante de l’acier. Analysez ensuite les effets anti-adhérence de la surface glissante sur les tissus mous comme indiqué dans le protocole de test.

Dans cette étude, une surface glissante est préparée en ajoutant de l’huile de silicone à de l’acier inoxydable enduit d’OTS et dépoli chimiquement. Une fois le traitement de mouillage terminé, une couche d’huile visible peut être distinguée de la surface sèche. La propriété glissante est ensuite étudiée en déposant une gouttelette d’eau sur la surface préparée lorsqu’elle est orientée à un angle de deux degrés.

La ligne pointillée jaune marque le point de contact et la gouttelette d’eau flotte et glisse le long de la surface. Ensuite, les comportements anti-mouillage sont étudiés à différentes températures élevées. À 200 degrés Celsius, on voit d’abord que la gouttelette d’eau entre fermement en contact avec la surface, mais ce contact diminue avec le temps.

À 6200 millisecondes, la gouttelette commence à glisser de la surface. À 250 degrés Celsius, la zone de contact initiale de la gouttelette est considérée comme nettement plus petite. À cette température, la gouttelette commence à glisser de la surface après seulement 800 millisecondes.

Cependant, à 300 degrés Celsius, la gouttelette est immédiatement instable au contact et glisse rapidement de la surface après seulement 250 millisecondes. Ensuite, l’effet anti-adhérence de la surface glissante sur les tissus mous est évalué en mesurant la force d’adhérence. La force d’adhérence est de 0,80 plus ou moins 0,18 newton sur l’acier inoxydable lisse et de 0,04 plus ou moins 0,02 newton sur la surface glissante.

Ainsi, il y avait une différence d’un ordre de grandeur dans la force d’adhérence entre la surface glissante et la surface lisse en acier inoxydable. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 12 heures si elle est correctement exécutée. Cette méthode peut donner un aperçu de la conception et de la fabrication d’instruments électrochirurgicaux avec des surfaces glissantes pour un effet d’adhérence efficace.

Il peut également être appliqué à d’autres systèmes tels que la lubrification des commandes et l’adhésion des agents. Lors de cette procédure, il est important de ne pas oublier d’éviter de toucher la plaque chauffante lorsqu’elle est à des températures élevées. Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de l’ingénierie biomédicale pour résoudre les problèmes d’adhésion des tissus mous dans les instruments électrochirurgicaux.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la fabrication d’une surface glissante avec une résistance à haute température.