Plasma DBD при постоянном давлении Обработка регенеративных нитевидных белковых мембран: поверхностная активация и повышение кристаллизации приводят к механическому усилению

Обзор исследования и ключевые данные

Исследование, опубликованное в Polymers for Advanced Technologies, использует плазму аргоно – кислородной смеси для блокирующего разряда среды постоянного давления (DBD) для обработки пленки регенерированного шелкового белка (RSF), систематически изучая физико – химические, структурные и механические изменения в характеристиках пленки до и после обработки. Измененный эффект был продемонстрирован в ходе исследования с помощью водного контакта, полностью отражающего инфракрасного спектра преобразования Фурье (ATR – FTIR), атомного силового микроскопа (AFM), сканирующего зеркала и спектра энергии (SEM – EDS), рентгеновской дифракции (XRD) и одноосного теста на растяжение. Результаты

показывают, что плазменная обработка значительно улучшает смачиваемость поверхности тонкой пленки, а щупальца водного соединения снижаются примерно с 80° до 20°. Количественный анализ AFM показывает, что средняя шероховатость поверхности (Ra) снизилась с 9,64 нм до 7,32 нм, что указывает на измеримые изменения в форме поверхности наноуровня в выбранных условиях обработки. Анализ ATR – FTIR показывает незначительные изменения в химической среде поверхности, но характерная молекулярная структура шелковых белков сохраняется. Анализ XRD показал, что кристаллизация увеличилась с 37,3% до 46,3%, что отражает улучшение молекулярной упорядоченности существующих зон без образования новых фаз.

Синхронное улучшение механических свойств

Структурные изменения сопровождаются улучшением механических свойств: модуль Янга увеличивается с 3,30 GPA до 4,20 GPA, прочность на растяжение увеличивается с 53,46 MPA до 70,59 MPA, удлинение разрыва остается в основном неизменным. Исследования показывают, что плазма DBD при постоянном давлении обеспечивает эффективную, экологически чистую и нерастворимую стратегию переработки, которая регулирует физико – химические, структурные и механические свойства пленки RSF без ущерба для целостности конструкции. Улучшение поверхностной гидрофильности, молекулярной ткани и механических свойств также указывает на потенциал этого типа плазменной обработки пленки в передовых биомедицинских направлениях, таких как тканевая инженерия, заживление ран и имплантированные биологические материалы.

Значение полимерных добавок и электронных и электрических материалов

Несмотря на то, что сценарий применения исследования указывает на биомедицину, логика обработки и модификации материалов, которую он раскрывает, имеет справочную ценность для инженерных пластмасс и огнестойких систем, на которые обращают внимание электронные и электрические колонки. Плазма DBD при постоянном давлении относится к сухим средствам активации поверхности, без введения растворителя, может регулировать смачиваемость поверхности и нанометровую шероховатость без изменения структуры матрицы, что имеет общие черты с требованиями к упаковке и заливке электронных и электрических материалов, кабелям и проводам для обработки поверхности и интерфейса. Для инженерных пластмассовых деталей, которые должны учитывать огнестойкость и погодоустойчивость, поверхностная активация может повлиять на однородность последующего покрытия, склеивания или герметизации интерфейса, в то время как улучшение кристаллизации и модуля указывает на то, что плазменная обработка обладает потенциалом для регулирования механических характеристик полукристаллических полимеров.

С точки зрения конструкции формулы, плазменная обработка сама по себе не заменяет антиоксиданты и другие стабилизирующие добавки, но может быть использована в качестве поверхностного инженерного звена и вспомогательной системы для формирования комплементарности: стабильность тела зависит от антиоксидантов и системы стабилизации, а поверхностные свойства тщательно регулируются плазменной активацией. Небольшие изменения в химической среде поверхности, наблюдаемые в исследовании, сосуществуют с сохранением молекулярной структуры, а также напоминают инженерам – материалистам, что при внедрении плазменного процесса необходимо синхронизировать оценку влияния изменений полярности поверхности на электрические свойства и долгосрочную стойкость. Комбинация характеристик, предлагаемых в этой работе – угол контакта, AFM, FTIR, XRD и тест на растяжение – может быть использована в качестве основы для оценки модификации пластиковых поверхностей для электротехники.

Ограничения, на которые необходимо обратить внимание

Исследование нацелено на регенеративный шелковый протеиновый пленка как конкретный биологический материал, обработанный в оптимизированных условиях аргоно – кислородной плазмы DBD, вывод не может быть экстраполирован непосредственно на огнестойкие инженерные пластмассы или кабельные системы. В исследовании не рассматриваются данные о электрических свойствах, огнестойкости или долгосрочной стойкости к старению, а соответствующая прикладная ценность по – прежнему должна быть подтверждена отдельно в системе электронных и электрических материалов.

Источник: Atmospheric Pressure Plasma Treatment of Regenerated Silk Fibroin Films: Surface Activation, Structural Reorganization, and Mechanical Enhancement， Обработано химикатами Herun.