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Mar 10, 2023

Offrez-lui le traitement plasma : forte adhérence

Des chercheurs de l'Université d'Osaka lient des polymères au verre et

Des chercheurs de l'Université d'Osaka lient des polymères au verre et au métal en utilisant la chimie de surface plutôt que des adhésifs, ouvrant la voie à une utilisation potentielle dans la production alimentaire et la médecine

Université d'Osaka

image : Photographie d'assemblages à trois couches de (a) PTFE/PDMS/Cu, (b) PTFE/PDMS/SUS430 et (c) PTFE/PDMS/verre. Lorsque la feuille de PTFE ou de PDMS a été secouée et secouée, aucun pelage ne s'est produit aux interfaces de PTFE/PDMS, PDMS/Cu, PDMS/SUS430 et PDMS/verre. Cela montre que le PDMS traité au PJ pourrait être utilisé comme alternative aux adhésifs puissants pour faire adhérer les fluoropolymères à d'autres types de matériaux.Voir plus

Crédit : Université d'Osaka

Osaka - Les polymères contenant des plastiques sont essentiels dans la vie moderne. Étant légers, solides et non réactifs, une vaste gamme de technologies en dépend. Cependant, la plupart des polymères n'adhèrent pas naturellement à d'autres matériaux, ils ont donc besoin d'adhésifs ou de traitements chimiques corrosifs pour être fixés à d'autres matériaux. C'est un problème dans des domaines comme l'alimentation et la médecine, où la contamination doit être évitée à tout prix.

Une manière propre de rendre les polymères industriels adhésifs est nécessaire de toute urgence. Aujourd'hui, une équipe de l'Université d'Osaka y est parvenue. Ils ont développé une suite de traitements au plasma pour permettre au caoutchouc vulcanisé et au plastique PTFE (polytétrafluoroéthylène) d'adhérer l'un à l'autre ou à d'autres matériaux. La méthode active la chimie de surface des polymères, comme décrit dans une étude publiée dans Scientific Reports.

"Si vous pulvérisez du PTFE avec un plasma d'hélium à 200 degrés, il peut adhérer au caoutchouc non vulcanisé - c'est une technique que nous avons développée plus tôt dans notre laboratoire", explique l'auteur principal de l'étude, Yuji Ohkubo. "Mais le caoutchouc vulcanisé présente un plus grand défi. Dans notre dernière étude, nous avons personnalisé un nouveau traitement au plasma pour le caoutchouc de silicone vulcanisé, le faisant adhérer fortement au PTFE pour la première fois."

Le silicone en question était du PDMS (polydiméthylsiloxane), une résine bien connue. Alors que la percée clé dans l'adhérence du PTFE était le traitement au plasma assisté par la chaleur, l'astuce avec le PDMS consiste à bombarder la surface avec un jet de plasma, en forçant le plasma azote/air à travers un petit trou. Le jet rompt les liaisons silicium-carbone à la surface et les convertit en silanol (Si-OH).

Étant plus réactifs que la surface en silicone d'origine, ces groupes silanol peuvent se lier au PTFE. Sous haute pression, des liaisons hydrogène se forment entre le silanol et les groupes fonctionnels contenant de l'oxygène sur le PTFE traité. Des liaisons covalentes fortes (CO-Si, où C provient du PTFE et Si du silicone) assemblent davantage les deux polymères, même sans adhésif.

L'union des deux matériaux permet à chacun de profiter des avantages de l'autre - la résistance chimique, la résistance à la saleté et la capacité de glissement du PTFE, et l'élasticité du silicone. Le PTFE opaque peut également être remplacé par du PFA (perfluoroalkoxy alcane) si la transparence est nécessaire. Et ce n'est pas tout - lorsque le verso du PDMS est également projeté au plasma, il peut se lier au cuivre et même au verre. Comme un ruban adhésif double face extrêmement solide, ce sandwich à trois couches permet aux fluoropolymères d'adhérer proprement à d'autres matériaux utiles.

"Le PDMS est largement utilisé en médecine, par exemple dans les puces microfluidiques", explique le co-auteur Katsuyoshi Endo. "Il pourrait y avoir d'énormes avantages à rendre le PTFE et le PDMS plus polyvalents pour les technologies médicales et alimentaires grâce à une adhérence sans adhésif. Combiné à l'absence de tout besoin de produits chimiques volatils, nous espérons que notre méthode élargira les horizons des polymères dans la haute technologie. "

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L'article, "Adhésion sans adhésif entre les fluoropolymères traités au plasma assisté par la chaleur (PTFE, PFA) et le polydiméthylsiloxane traité par jet de plasma (PDMS) et son application", a été publié dans Scientific Reports au DOI : https://doi. org/10.1038/s41598-018-36469-y.

À propos de l'Université d'Osaka

L'Université d'Osaka a été fondée en 1931 comme l'une des sept universités impériales du Japon et est maintenant devenue l'une des principales universités polyvalentes du Japon. L'Université s'est maintenant lancée dans la révolution de la recherche ouverte à partir d'une position d'université la plus innovante du Japon et parmi les institutions les plus innovantes au monde selon Reuters 2015 Top 100 Innovative Universities et Nature Index Innovation 2017. La capacité de l'université à innover dès le stade de la recherche fondamentale par la création de technologies utiles à impact économique découle de son large spectre disciplinaire.

Site Web : https://resou.osaka-u.ac.jp/en/top

Rapports scientifiques

10.1038/s41598-018-36469-y

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