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江南大學(xué)錢善華教授團(tuán)隊(duì)：一種為軟材料表面改性提供較好的借鑒方法

2023-05-06 14:02:27 作者：錢善華教授團(tuán)隊(duì) 來(lái)源：中國(guó)表面工程分享至：

硅橡膠作為一種具有良好理化特性的高分子材料，在體內(nèi)醫(yī)學(xué)檢測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，但其固有的疏水性導(dǎo)致其在液體環(huán)境中減阻性能較差，易給患者體內(nèi)檢測(cè)時(shí)帶來(lái)疼痛，故制造出良好潤(rùn)滑性能的硅膠表面極為重要。江南大學(xué)錢善華教授團(tuán)隊(duì)在《中國(guó)表面工程》2023年第2期發(fā)表文章《丙烯酰胺濃度對(duì)聚二甲基硅氧烷表面涂層性能的影響》，文中以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為基材，以丙烯酰胺(AAm)為反應(yīng)單體，通過(guò)紫外光固化工藝在PDMS表面制備不同濃度的聚丙烯酰胺(PAAm)涂層，對(duì)涂層的表面成分、表面粗糙度、厚度、親水性能及潤(rùn)滑性能等特性進(jìn)行表征，還討論AAm濃度對(duì)涂層性能的影響。

引用格式

陳惟惟,錢善華,周帥帥,李輝,申玉軍.丙烯酰胺濃度對(duì)聚二甲基硅氧烷表面涂層性能的影響[J].中國(guó)表面工程,2023,36(2):180-188.

CHEN Weiwei,QIAN Shanhua,ZHOU Shuaishuai,LI Hui,SHEN Yujun.Effect of Acrylamide Concentration on Coating Properties on Polydimethylsiloxane Surfaces[J].China Surface Engineering,2023,36(2):180-188.

精彩看點(diǎn)

1. 論文創(chuàng)新點(diǎn)

選用丙烯酰胺單體，設(shè)計(jì)了一種硅橡膠表面構(gòu)建牢固簡(jiǎn)單高效的涂層策略，即通過(guò)紫外光固化法對(duì)硅橡膠表面進(jìn)行預(yù)處理、固化、清洗，成功制備出牢固的親水性涂層；其次，研究了丙烯酰胺濃度對(duì)涂層表面性能的影響，其結(jié)果能為硅橡膠在體內(nèi)液體環(huán)境下減阻性能改善提供較高的借鑒。

2. 重要結(jié)論

（1）以AAm為反應(yīng)單體，通過(guò)紫外光固化法對(duì)硅橡膠表面進(jìn)行改性，僅需1h即可在其表面制備出牢固的親水涂層。

（2）通過(guò)AAm濃度的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了對(duì)涂層厚度的調(diào)控；在一定范圍內(nèi)，隨著AAm濃度的提高，涂層的粗糙度、厚度、親水性均得到顯著改善；當(dāng)AAm濃度為20 wt.%時(shí)，測(cè)得的水接觸角低至18.24°，與基材PDMS(110°)相比已大幅降低。

（3）PAAm涂層具有良好的潤(rùn)滑性能，含8 wt.% AAm的涂層摩擦系數(shù)均值低至0.039，與基材PDMS(2.16)相比降低了98.2%，對(duì)應(yīng)的潤(rùn)滑性能更為顯著。

文章圖6 涂層邊緣三維形貌圖片及涂層厚度隨 AAm 濃度變化

課題組簡(jiǎn)介

1. 論文主創(chuàng)

錢善華，男，1980年出生，中共黨員，博士，現(xiàn)為江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)槟Σ翆W(xué)和仿生設(shè)計(jì)。現(xiàn)任中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦學(xué)分會(huì)委員、江蘇省機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦學(xué)分會(huì)副主任委員、無(wú)錫市機(jī)械工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事、《材料保護(hù)》編委等。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、國(guó)家/省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金和企業(yè)委托技術(shù)開(kāi)發(fā)等20余項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇（其中SCI檢索20余篇），第一發(fā)明人授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利11項(xiàng)，曾獲江蘇省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)、中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)等。

陳惟惟，女，1998年出生，中共黨員，江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2021級(jí)碩士研究生，主要研究方向：摩擦學(xué)。

2. 團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介和主要研究方向

江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院錢善華教授課題組，目前在讀研究生15名，主要圍繞學(xué)校學(xué)科特色，開(kāi)展與食品相關(guān)的摩擦學(xué)和仿生設(shè)計(jì)等關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題及其應(yīng)用研究，正在開(kāi)展“面向口腔環(huán)境的流體食品摩擦行為及應(yīng)用研究”、“基于仿生食道蠕動(dòng)的流體食物滑移行為及應(yīng)用研究”、“卷煙抽吸過(guò)程中口腔澀感評(píng)定方法研究”、“食品先進(jìn)制造裝備中摩擦學(xué)關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題及其應(yīng)用研究”和3項(xiàng)企業(yè)委托項(xiàng)目等課題研究。所在的課題組為學(xué)院摩擦學(xué)及表面工程實(shí)驗(yàn)室，設(shè)有潔凈實(shí)驗(yàn)室一間，擁有MFT-5000多功能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、MFP-D白光干涉/原子力雙模顯微鏡、CSPM5000掃描探針顯微鏡、M2000環(huán)塊磨損試驗(yàn)機(jī)、拋光試驗(yàn)機(jī)、電子天平、接觸角測(cè)量?jī)x等設(shè)備。

課題組的主要研究方向?yàn)槟Σ翆W(xué)和仿生設(shè)計(jì)：

（1）摩擦學(xué)：① 面向口腔環(huán)境下部分流體食品的摩擦特性研究，即開(kāi)展部分食品的感官屬性（如澀感、順滑感、滑溜感等）與其軟濕界面摩擦特性的關(guān)聯(lián)性研究，主要涉及到口腔軟材料的制備、感官屬性評(píng)定、摩擦工況參數(shù)、潤(rùn)滑模型的數(shù)值計(jì)算，以及腦電信號(hào)的提取和觸發(fā)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等；② 面向食品裝備的食品級(jí)潤(rùn)滑材料制備及其性能表征，主要涉及到材料制備、添加劑、工藝參數(shù)、安全性評(píng)價(jià)和機(jī)制分析等；③ 面向食品裝備的微約束空間內(nèi)潤(rùn)滑材料遷移行為研究，即開(kāi)展食品裝備中潤(rùn)滑材料泄漏的關(guān)鍵因素研究，主要涉及到密封元件性能、潤(rùn)滑材料性能、軟接觸潤(rùn)滑模型的數(shù)值計(jì)算及仿真分析等。

（2）仿生設(shè)計(jì)：① 面向吞咽障礙患者的體內(nèi)流體食物輸運(yùn)機(jī)制及應(yīng)用研究，主要涉及圖像處理、運(yùn)動(dòng)仿真、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及調(diào)試，以及特定工況下粘性流體的滑移特性評(píng)定等；② 面向體內(nèi)軟組織的軟材料制備及性能表征，主要涉及到高分子材料、添加劑、工藝參數(shù)、界面改性（親疏水、表面織構(gòu)、界面結(jié)合力等）、力學(xué)性能及摩擦性能表征等，以及通過(guò)溫度場(chǎng)、磁場(chǎng)等物理場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軟材料的變形特性等。

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