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Dec 13, 2023

플라즈마 처리: 강력한 접착력

오사카 대학 연구진은 폴리머를 유리에 결합시켜

오사카 대학 연구진은 접착제 대신 표면 화학을 사용하여 폴리머를 유리 및 금속에 결합시켜 식품 생산 및 의약품에 잠재적으로 사용할 수 있는 가능성을 열었습니다.

오사카대학

이미지: (a) PTFE/PDMS/Cu, (b) PTFE/PDMS/SUS430 및 (c) PTFE/PDMS/유리의 3층 어셈블리 사진. PTFE 또는 PDMS 시트를 흔들고 흔들었을 때 PTFE/PDMS, PDMS/Cu, PDMS/SUS430 및 PDMS/유리의 경계면에서 박리가 발생하지 않았습니다. 이는 PJ 처리된 PDMS가 플루오로폴리머를 다른 유형의 재료에 접착하기 위해 강력한 접착제의 대안으로 사용될 수 있음을 보여줍니다.더보기

크레딧 : 오사카 대학

오사카 -플라스틱을 함유한 폴리머는 현대 생활에 필수적입니다. 가볍고 강하며 반응성이 없기 때문에 다양한 기술이 여기에 달려 있습니다. 그러나 대부분의 폴리머는 다른 재료에 자연적으로 접착되지 않으므로 다른 재료에 부착하려면 접착제나 부식성 화학 처리가 필요합니다. 이는 식품이나 의약품과 같이 어떤 희생을 치르더라도 오염을 피해야 하는 분야에서 문제가 됩니다.

산업용 폴리머 접착제를 만드는 깨끗한 방법이 시급히 필요합니다. 이제 오사카 대학의 한 팀이 바로 그 목표를 달성했습니다. 그들은 가황 고무와 플라스틱 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)가 서로 또는 다른 재료에 접착될 수 있도록 일련의 플라즈마 처리를 개발했습니다. 이 방법은 Scientific Reports의 연구에 설명된 대로 폴리머의 표면 화학을 활성화합니다.

"200도에서 헬륨 플라즈마로 PTFE를 분사하면 가황되지 않은 고무에 접착될 수 있습니다. 이는 우리 연구실 초기에 개발한 기술입니다."라고 연구 책임자인 Yuji Ohkubo는 말합니다. "그러나 가황 고무는 더 큰 도전 과제를 제시합니다. 최근 연구에서 우리는 가황 실리콘 고무에 대한 새로운 플라즈마 처리를 맞춤화하여 처음으로 PTFE에 강력하게 접착되도록 했습니다."

문제의 실리콘은 잘 알려진 수지인 PDMS(폴리디메틸실록산)였습니다. PTFE 접착의 주요 혁신은 열 보조 플라즈마 처리였지만, PDMS의 비결은 작은 구멍을 통해 질소/공기 플라즈마를 강제로 주입하여 플라즈마 제트로 표면을 폭격하는 것입니다. 제트는 표면의 실리콘-탄소 결합을 끊고 이를 실라놀(Si-OH)로 변환합니다.

원래 실리콘 표면보다 반응성이 더 높기 때문에 이러한 실라놀 그룹은 PTFE와 결합할 수 있습니다. 고압에서는 실라놀과 처리된 PTFE의 산소 함유 작용기 사이에 수소 결합이 형성됩니다. 강력한 공유 결합(CO-Si, 여기서 C는 PTFE에서, Si는 실리콘에서 유래)은 접착제 없이도 두 폴리머를 더욱 연결합니다.

두 가지 소재를 결합하면 서로의 장점인 PTFE의 내화학성, 먼지 방지 및 미끄럼성, 실리콘의 탄성 등의 장점을 누릴 수 있습니다. 투명성이 필요한 경우 불투명 PTFE를 PFA(퍼플루오로알콕시 알칸)로 대체할 수도 있습니다. 그리고 이것이 전부는 아닙니다. PDMS의 뒷면도 플라즈마 분사되면 구리는 물론 유리에도 결합할 수 있습니다. 매우 강력한 양면 테이프처럼 이 3층 샌드위치를 ​​사용하면 불소중합체가 다른 유용한 재료에 깨끗하게 접착될 수 있습니다.

공동 저자인 Katsuyoshi Endo는 "PDMS는 미세유체 칩과 같은 의학 분야에서 널리 사용됩니다."라고 설명합니다. "접착제 없는 접착을 통해 PTFE와 PDMS를 의료 및 식품 기술에 더욱 다양하게 만들면 큰 이점이 있을 수 있습니다. 휘발성 화학 물질이 필요하지 않다는 점과 함께 우리의 방법이 첨단 기술에서 폴리머의 지평을 넓힐 수 있기를 바랍니다. "

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"열 보조 플라즈마 처리된 플루오로폴리머(PTFE, PFA)와 플라즈마 제트 처리 폴리디메틸실록산(PDMS) 간의 무접착 접착 및 그 응용"이라는 기사가 Scientific Reports(DOI: https://doi)에 게재되었습니다. org/10.1038/s41598-018-36469-y.

오사카대학 소개

오사카대학교는 1931년 일본의 7대 제국대학 중 하나로 설립되었으며, 현재는 일본을 대표하는 종합대학 중 하나로 성장했습니다. Reuters가 선정한 2015년 100대 혁신 대학 및 2017년 Nature Index Innovation에 따르면 이 대학은 일본에서 가장 혁신적인 대학이자 세계에서 가장 혁신적인 기관 중 하나로서 개방형 연구 혁명에 착수했습니다. 경제적 영향을 미치는 유용한 기술 창출을 통한 기초 연구는 광범위한 학문적 스펙트럼에서 비롯됩니다.