Áp suất bình thường DBD Plasma điều trị tái sinh Filament Protein Film: bề mặt kích hoạt và tinh thể nâng mang lại tăng cường cơ học

Hồ sơ nghiên cứu&Dữ liệu quan trọng

Một nghiên cứu được công bố trên Polymers for Advanced Technologies, sử dụng khí hỗn hợp Argon oxy để ngăn chặn xả điện áp bình thường (DBD) plasma để tái chế filament protein (RSF) tái sinh, kiểm tra một cách có hệ thống những thay đổi về tính chất vật lý hóa học, cấu trúc và cơ học của bộ phim sau khi xử lý. Các nghiên cứu đã mô tả các hiệu ứng sửa đổi bằng góc tiếp xúc với nước, phân rã toàn bộ phản xạ Fourier biến đổi phổ hồng ngoại (ATR-FTIR), kính hiển vi lực nguyên tử (AFM), kính quét kết hợp với phổ năng lượng (SEM-EDS), nhiễu xạ tia X (XRD), và thử nghiệm độ bền kéo trục đơn. Kết quả cho thấy việc xử lý plasma làm tăng đáng kể độ ẩm của bề mặt màng, với góc tiếp xúc với nước giảm từ khoảng 80 ° xuống 20 °. Phân tích định lượng AFM cho thấy độ nhám bề mặt trung bình (Ra) giảm từ 9,64 nm xuống 7,32 nm, cho thấy những thay đổi có thể đo lường được về hình dạng bề mặt ở cấp độ nano trong các điều kiện xử lý được lựa chọn. Phân tích ATR-FTIR cho thấy những thay đổi nhỏ trong môi trường hóa học bề mặt, nhưng cấu trúc phân tử đặc trưng của protein lụa vẫn được bảo tồn. Phân tích XRD cho thấy sự gia tăng độ tinh thể từ 37,3% lên 46,3%, phản ánh sự gia tăng trật tự phân tử của các vùng tinh thể hiện có mà không có pha tinh thể mới nào được hình thành. Sự thay đổi cấu trúc đi kèm với sự gia tăng tính chất cơ học: Mô đun Young tăng từ 3,30 GPa lên 4,20 GPa, độ bền kéo từ 53,46 MPa lên 70,59 MPa, độ giãn dài khi nghỉ về cơ bản không thay đổi. Nghiên cứu cho rằng DBD Plasma áp suất bình thường cung cấp một chiến lược hậu xử lý hiệu quả, thân thiện với môi trường và không dung môi để điều chỉnh các tính chất vật lý, cấu trúc và cơ học của màng RSF mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cấu trúc. Sự cải thiện đồng thời của tính ưa nước bề mặt, mức độ tổ chức phân tử và tính chất cơ học cũng gợi ý tiềm năng của lớp màng xử lý plasma này trong các hướng y sinh tiên tiến như kỹ thuật mô, chữa lành vết thương và vật liệu sinh học cấy ghép.

Ý nghĩa đối với phụ trợ polymer và vật liệu điện tử

Mặc dù kịch bản ứng dụng của nghiên cứu này hướng đến y sinh, logic xử lý vật liệu và sửa đổi được tiết lộ của nó có giá trị tham khảo đối với nhựa kỹ thuật và hệ thống chống cháy được quan tâm trong phần điện tử. Áp suất bình thường DBD Plasma thuộc về phương pháp kích hoạt bề mặt khô, không giới thiệu dung môi, có thể điều chỉnh độ ẩm bề mặt và độ nhám nano mà không thay đổi cấu trúc cơ thể ma trận, có điểm chung với nhu cầu đóng gói và làm đầy trong vật liệu điện tử, cáp và dây để xử lý bề mặt kết hợp với giao diện. Đối với các bộ phận nhựa kỹ thuật cần phải tính đến khả năng chống cháy và ổn định thời tiết, kích hoạt bề mặt có thể ảnh hưởng đến tính đồng nhất của lớp phủ, liên kết hoặc giao diện đóng gói tiếp theo, trong khi việc tăng độ tinh thể và mô đun gợi ý rằng xử lý plasma có tiềm năng để điều chỉnh các biểu hiện cơ học của polymer bán tinh thể. Từ quan điểm thiết kế công thức, bản thân việc xử lý plasma không thay thế chất chống oxy hóa và các chất hỗ trợ ổn định khác, nhưng nó có thể được sử dụng như một liên kết kỹ thuật bề mặt và hệ thống hỗ trợ để hình thành bổ sung: sự ổn định của cơ thể phụ thuộc vào chất chống oxy hóa và hệ thống ổn định thời tiết, hiệu suất bề mặt được điều chỉnh tốt bằng cách kích hoạt plasma. Kết quả của những thay đổi tinh tế trong môi trường hóa học bề mặt quan sát được trong nghiên cứu cùng với việc bảo tồn cấu trúc phân tử cũng nhắc nhở các kỹ sư vật liệu về sự cần thiết phải đánh giá đồng bộ ảnh hưởng của sự thay đổi phân cực bề mặt đối với tính chất điện và thời tiết lâu dài khi giới thiệu quá trình plasma. Sự kết hợp đặc tính được cung cấp bởi nỗ lực này – góc tiếp xúc, AFM, FTIR, XRD và thử nghiệm độ bền kéo – có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo về phương pháp đánh giá sửa đổi bề mặt nhựa kỹ thuật cho điện tử.

Hạn chế cần quan tâm

Nghiên cứu này nhằm mục đích tái tạo film film film film film film film film sinh học cụ thể này, điều kiện xử lý là tối ưu hóa argon oxy áp suất bình thường DBD plasma, kết luận không thể ngoại suy trực tiếp đến nhựa kỹ thuật chống cháy hoặc hệ thống cáp. Nghiên cứu không đề cập đến tính chất điện, mức độ chống cháy hoặc dữ liệu lão hóa thời tiết dài hạn và giá trị ứng dụng liên quan vẫn cần được xác minh riêng trong hệ thống vật liệu điện tử.

Nguồn:Atmospheric Pressure Plasma Treatment of Regenerated Silk Fibroin Films: Surface Activation, Structural Reorganization, and Mechanical Enhancement， Do Hợp Nhuận hóa chất chỉnh lý.