Thời gian dài lão hóa tự nhiên thay đổi cơ học PDMS và phản ứng nhiệt, sự ổn định của thiết bị microfluidic được quan tâm

Bối cảnh nghiên cứu và phát hiện cốt lõi

Một nghiên cứu được công bố trực tuyến bởi Polymer Testing (tác giả Nicolás Soto, Francisco González Varela, Alexander Córdoba, Constanza Maulén, Enzo Brito, Esteban Zamora, Fabián Álvarez Carrasco, Paula A. Zapata, Claudio García Herrasco Lấy bối cảnh là các ứng dụng vi lưu, era, Diego A. Vasco, María Luisa Cordero, Aldo Abarca Ortega đã kiểm tra những thay đổi trong phản ứng cơ học và nhiệt của polydimethicone (PDMS) sau một thời gian dài lão hóa tự nhiên. Nghiên cứu chỉ ra rằng sự lão hóa tự nhiên không chỉ mang lại sự thay đổi bề mặt, mà còn ảnh hưởng đến hành vi cơ học và tính chất nhiệt của vật liệu, có nghĩa là độ tin cậy chức năng của các polyme linh hoạt được đại diện bởi PDMS trong thời gian dài cần được đánh giá lại. Giá trị của nghiên cứu là kéo “lão hóa” từ các điều kiện tăng tốc trong phòng thí nghiệm trở lại các tình huống tiếp xúc tự nhiên thực tế. Đối với nghiên cứu lão hóa polymer, lão hóa tự nhiên bao gồm sự phối hợp của nhiều yếu tố như bức xạ cực tím, chu kỳ nhiệt độ, độ ẩm và oxy, và con đường hoạt động của nó không hoàn toàn phù hợp với một thử nghiệm tăng tốc duy nhất, vì vậy dữ liệu phản ứng cơ học và nhiệt thu được có ý nghĩa tham khảo để hiểu mô hình thất bại thực tế.

ý nghĩa đối với ngành công nghiệp phụ trợ polymer

PDMS thuộc về các chất đàn hồi đặc biệt của chuỗi chính là liên kết silicone, cơ chế suy thoái của nó khác với polymer chuỗi carbon, nhưng quá trình lão hóa cũng liên quan đến quá trình oxy hóa gốc tự do, sắp xếp lại phân đoạn chuỗi và thay đổi mật độ liên kết chéo và các vấn đề khác. Những thay đổi trong cơ học và phản ứng nhiệt quan sát được trong nghiên cứu gợi ý rằng trong trường hợp sử dụng lâu dài, mạng lưới liên kết chéo của vật liệu và khả năng vận động của chuỗi phân tử sẽ thay đổi, liên quan trực tiếp đến mục tiêu hoạt động của hệ thống chống oxy hóa để ức chế sự suy thoái oxy hóa và duy trì sự ổn định của cấu trúc mạng. Đối với các chip vi lưu, cảm biến linh hoạt và các thiết bị y tế sinh học cần hoạt động liên tục ngoài trời hoặc trong thời gian dài, công thức nên được thiết kế để tính đến sự ổn định thời tiết, không chỉ tập trung vào các chỉ số cơ học ban đầu. Từ tuyến đường công nghệ ổn định, độ nhạy của hệ thống silica oxy đối với tác dụng UV và oxy hóa và polymer chuỗi carbon tồn tại sự khác biệt, HALS (chất ổn định ánh sáng amin bị cản trở) và UVA (chất hấp thụ UV) cần kết hợp với phán đoán cấu trúc hóa học ma trận. Nghiên cứu không đưa ra phác đồ phụ trợ cụ thể, nhưng kết quả cho thấy: chỉ dựa vào một phương tiện ổn định duy nhất, rất khó để che phủ sự trôi dạt hiệu suất do kết hợp nhiều yếu tố trong quá trình lão hóa tự nhiên, ý tưởng hệ thống ghép đôi – tức là thiết kế phối hợp cho hai con đường oxy hóa và lão hóa ánh sáng – có ý nghĩa thực tế hơn trong việc đảm bảo sự ổn định lâu dài. Để phát triển công thức với PDMS làm ma trận, sự phù hợp của hệ thống chống oxy với các thành phần ổn định quang học có thể được sử dụng làm trọng tâm xác minh và hiệu quả ổn định có thể được đánh giá chung thông qua các đặc tính cơ học và nhiệt trước và sau khi lão hóa.

phát hiện và mô tả mặc khải

nghiên cứu sử dụng phản ứng cơ học và nhiệt học làm chỉ số đánh giá lão hóa, ý tưởng này có giá trị học hỏi cho phát hiện lão hóa polymer. Đánh giá lão hóa thông thường thường tập trung vào sự xuất hiện, màu sắc hoặc cường độ cơ học đơn lẻ, trong khi những thay đổi trong phản ứng nhiệt học có thể phản ánh sự thay đổi trong chuyển động chuỗi và cấu trúc trạng thái tập hợp, kết hợp với dữ liệu cơ học có thể khắc họa mức độ lão hóa hoàn chỉnh hơn. Đối với các nhà cung cấp phụ trợ và các doanh nghiệp sản phẩm, việc giới thiệu các đặc tính đa chiều trong giai đoạn sàng lọc công thức ổn định thời tiết có thể giúp xác định hiệu ứng hợp tác hoặc đối kháng trong hệ thống ghép đôi và tránh tính toán sai lầm chỉ dựa trên một chỉ số duy nhất. Điều cần lưu ý là nghiên cứu tập trung vào hành vi lão hóa tự nhiên của PDMS trong các ứng dụng vi lưu lượng, không đề cập đến tác dụng bổ sung của các chất chống oxy hóa cụ thể, HALS hoặc các giống UVA, cũng như không đưa ra dữ liệu tương phản cho công thức ổn định. Do đó, kết luận nên được hiểu là gợi ý về hiện tượng lão hóa và phương pháp đánh giá, chứ không phải là xác minh trực tiếp một hệ thống phụ trợ. Theo đó, ngành công nghiệp phụ trợ polymer có thể tập trung vào sự phát triển hiệu suất lâu dài của các chất đàn hồi dựa trên silicon trong điều kiện tiếp xúc thực tế và kết hợp với hệ thống công thức riêng của họ để thực hiện xác minh lão hóa mục tiêu.

Nguồn:Long-term natural aging alters the mechanical and thermal response of PDMS for microfluidic applications， Do Hợp Nhuận hóa chất chỉnh lý.