江南大学钱善华教授团队:一种为软材料表面改性提供较好的借鉴方法
2023-05-06 14:02:27 作者: 钱善华教授团队 来源:中国表面工程 分享至:

 

 


 


硅橡胶作为一种具有良好理化特性的高分子材料,在体内医学检测等领域应用极为广泛,但其固有的疏水性导致其在液体环境中减阻性能较差,易给患者体内检测时带来疼痛,故制造出良好润滑性能的硅胶表面极为重要。江南大学钱善华教授团队在《中国表面工程》2023年第2期发表文章《丙烯酰胺浓度对聚二甲基硅氧烷表面涂层性能的影响》,文中以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基材,以丙烯酰胺(AAm)为反应单体,通过紫外光固化工艺在PDMS表面制备不同浓度的聚丙烯酰胺(PAAm)涂层,对涂层的表面成分、表面粗糙度、厚度、亲水性能及润滑性能等特性进行表征,还讨论AAm浓度对涂层性能的影响。

 

 


引用格式



 

陈惟惟,钱善华,周帅帅,李辉,申玉军.丙烯酰胺浓度对聚二甲基硅氧烷表面涂层性能的影响[J].中国表面工程,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.

 

 


精彩看点



 

 


1. 论文创新点


 

 

选用丙烯酰胺单体,设计了一种硅橡胶表面构建牢固简单高效的涂层策略,即通过紫外光固化法对硅橡胶表面进行预处理、固化、清洗,成功制备出牢固的亲水性涂层;其次,研究了丙烯酰胺浓度对涂层表面性能的影响,其结果能为硅橡胶在体内液体环境下减阻性能改善提供较高的借鉴。

 


2. 重要结论



(1)以AAm为反应单体,通过紫外光固化法对硅橡胶表面进行改性,仅需1h即可在其表面制备出牢固的亲水涂层。

(2)通过AAm浓度的调节实现了对涂层厚度的调控;在一定范围内,随着AAm浓度的提高,涂层的粗糙度、厚度、亲水性均得到显著改善;当AAm浓度为20 wt.%时,测得的水接触角低至18.24°,与基材PDMS(110°)相比已大幅降低。

(3)PAAm涂层具有良好的润滑性能,含8 wt.% AAm的涂层摩擦系数均值低至0.039,与基材PDMS(2.16)相比降低了98.2%,对应的润滑性能更为显著。

 


 

文章图6 涂层边缘三维形貌图片及涂层厚度随 AAm 浓度变化

 

 

课题组简介

1. 论文主创


钱善华,男,1980年出生,中共党员,博士,现为江南大学机械工程学院教授、博士生导师,主要研究方向为摩擦学和仿生设计。现任中国机械工程学会摩擦学分会委员、江苏省机械工程学会摩擦学分会副主任委员、无锡市机械工程学会常务理事、《材料保护》编委等。主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中国博士后科学基金、国家/省级重点实验室开放基金和企业委托技术开发等20余项。发表学术论文70余篇(其中SCI检索20余篇),第一发明人授权国家发明专利11项,曾获江苏省科学技术二等奖、中国商业联合会科学技术一等奖等。














陈惟惟,女,1998年出生,中共党员,江南大学机械工程学院2021级硕士研究生,主要研究方向:摩擦学。



2. 团队简介和主要研究方向  

 

 

江南大学机械工程学院钱善华教授课题组,目前在读研究生15名,主要围绕学校学科特色,开展与食品相关的摩擦学和仿生设计等关键基础问题及其应用研究,正在开展面向口腔环境的流体食品摩擦行为及应用研究基于仿生食道蠕动的流体食物滑移行为及应用研究卷烟抽吸过程中口腔涩感评定方法研究食品先进制造装备中摩擦学关键基础问题及其应用研究3项企业委托项目等课题研究。所在的课题组为学院摩擦学及表面工程实验室,设有洁净实验室一间,拥有MFT-5000多功能摩擦磨损试验机、MFP-D白光干涉/原子力双模显微镜、CSPM5000扫描探针显微镜M2000环块磨损试验机、抛光试验机、电子天平、接触角测量仪等设备。

课题组的主要研究方向为摩擦学和仿生设计

 

(1)摩擦学: 面向口腔环境下部分流体食品的摩擦特性研究,即开展部分食品的感官属性(如涩感、顺滑感、滑溜感等)与其软湿界面摩擦特性的关联性研究,主要涉及到口腔软材料的制备、感官属性评定、摩擦工况参数、润滑模型的数值计算,以及脑电信号的提取和触发机构的设计等;② 面向食品装备的食品级润滑材料制备及其性能表征,主要涉及到材料制备、添加剂、工艺参数、安全性评价和机制分析等; 面向食品装备的微约束空间内润滑材料迁移行为研究,即开展食品装备中润滑材料泄漏的关键因素研究,主要涉及到密封元件性能、润滑材料性能、软接触润滑模型的数值计算及仿真分析等。
(2)仿生设计: 面向吞咽障碍患者的体内流体食物输运机制及应用研究,主要涉及图像处理、运动仿真、结构设计及调试,以及特定工况下粘性流体的滑移特性评定等;② 面向体内软组织的软材料制备及性能表征,主要涉及到高分子材料、添加剂、工艺参数、界面改性(亲疏水、表面织构、界面结合力等)、力学性能及摩擦性能表征等,以及通过温度场、磁场等物理场驱动软材料的变形特性等。

 

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    标签: 江南大学, 表面材料, 中国表面工程, 钱善华
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