在最近的一篇论文发表在杂志上复合材料B部分,研究人员开发出一种新的屏障膜能够有效地抑制有机溶剂的渗透,微流控系统的设备性能恶化如喷墨打印或芯片实验室设备。
研究:高渗透有机solvent-resistant逐层组装超薄屏障涂层在微通道装置。图片来源:Gorodenkoff / Shutterstock.com
它们屏障层沉积在巩膜表面使用charge-regulated逐层叠加的聚电解质多层膜。高度表面带负电荷的PEM -64.2 mV,内孔小于0.5 nm导致屏障性能好。
使用有机Solvent-Resistant屏障的电影
有机溶剂在微流控系统设备的性能和寿命恶化由于通道堵塞和肿胀变形。在有机电子器件制造、pre-deposited有机层易受有机溶剂在新沉积的有机层为基础的解决方案层叠加和集成过程中。
此外,聚合物的膨胀变形式微通道在喷墨印刷、食品/药品包装、有机溶剂纳滤(OSN)和芯片实验室设备被使用这种有机溶剂屏障电影(OSBFs)。
炉料(LbL)叠加被用在许多应用程序由于其出色的能够顺利、准确地形成一个高度复杂和多功能纳米涂膜表面上任何类型的整合各种沉积技术,如倾斜,旋转涂布,喷涂,微流控装置。
LbL-stacked聚电解质多层膜(PEM)电影组成的电荷相反聚电解质链,及其叠加条件,如电动电势的聚合电解质盐浓度和pH值条件是非常重要的对于控制内部孔隙度和LbL-stacked薄膜的表面性质。
PEM膜合成的聚烯丙胺盐酸盐)(多环芳烃)和聚(4-styrene磺酸钠)(PSS)是有效的有机溶剂壁垒由于小得多的存在内部孔隙大小,唐南排斥效应之间的净负表面电荷PEM表面带负电荷的有机溶剂,和交联由戊二醛(GA)或二醛淀粉。
关于这项研究
在这项研究中,第一次带正电荷的多环芳烃,相对更带负电荷的PSS,聚(丙烯酸)PAA聚电解质的解决方案是由聚合物溶解在去离子的水(DI)含有氯化钠(氯化钠)。
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之后,等离子体处理诱导表面带负电荷的基质上紧随其后的是旋转涂布的积极的多环芳烃和消极的PSS先后,直到所需的双分子层厚度。最后,GA交联进行PAH / PSS电影沉浸在一个通用的解决方案。同样,PAH / PAA电影合成与PAH / PSS电影进行比较。
随后,wrinkling-based计量的精确评估使用了多层膜的防护性能。保利(dimethylsiloxane) (PDMS)微通道被嵌入一个捏造ultrahigh-molecular-weight聚乙烯纤维直径200μm影片中紧随其后的是热固化矩阵和顺利去除纤维形成wavy-patterned单一微通道。
最后,PAH / PSS和PAH / PAA方案都流入PDMS式微通道形成的GA-crosslinked PAH / PSS阻挡层在微通道的内壁,其次是把各种有机溶剂分别分析每个交联微通道的障碍表现。
观察
PEM膜PAH / PSS证明不满意屏障性能的表面电荷和大型内在毛孔也很弱,导致堆电影被有机溶剂容易受到侵蚀。随后GA交联过程内孔隙大小减少了致密化PEM膜和改善消极的表面电荷通过促进亚胺键的形成铵组之间的多环芳烃层。
因此,电动电势PAH / PSS的电影从-44.5增加到-64.2 mV,这进一步加强了排斥的表面带负电荷的有机溶剂分子的障碍。
此外,证实了GA交联明显发达表面皱纹。同时,傅里叶变换红外光谱(ir)证实,GA交联增强的屏障性能LbL-stacked PEM电影由于转换的主要团体在PAH铵亚胺键。
一个uncoated-barrier PDMS微通道因有机溶剂时明显微孔道直径从208减少到191μm后续解决方案的流量减少,从20.63到17.41μL / s。然而,GA-crosslinked PAH / PSS PEM直径电影展示了一种微不足道的变化。
结论
研究人员准备LbL堆双层PEM电影使用多环芳烃,PSS, PAA和不同的组合,其次是GA交联涂层对有机溶剂作为一个障碍。GA-crosslinked PAH / PSS阻挡层表现出优秀的障碍表现在PDMS巩膜对有机溶剂和被证明是一种很有前途的候选人在微流控系统中的应用。
参考
在香港,S。柳,S。崔,G。李,J。崔,Y。金,M。金,E。Kwon S。金,D。、公园、J。柳,P。、高渗透有机solvent-resistant逐层组装超薄屏障涂层在微通道设备,复合材料B部分:工程,230卷,2022年,109537年,ISSN 1359 - 8368,https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836821009033
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