Un nouveau film de diamant bionique ajoute une "armure" aux instruments de précision

2021-08-17 14:47:28 Henry Wang 38

Un nouveau film de diamant bionique ajoute une "armure" aux instruments de précision

Mots clés film de diamant|2020-06-02 11:50:23|Source China Science News

Résumé Le verre de quartz non revêtu et le film de diamant bionique ont été immergés dans l'environnement d'eau de mer avec croissance d'algues vertes, et les photos avant et après 14 jours ont été comparées aux images du microscope à fluorescence. Pourquoi la feuille de lotus produit-elle du limon sans tacher ? Parce que la structure de surface de la feuille de lotus a les caractéristiques de super hydrophobe et anti-adhérence. En s'appuyant sur ce phénomène...

Diamond Tools manufacture

Immerger le verre de quartz non revêtu et le film de diamant bionique dans l'environnement marin où poussent les algues vertes. Comparez les photos avant et après 14 jours avec les images du microscope à fluorescence.

Pourquoi la feuille de lotus produit-elle du limon sans tacher ? Parce que la structure de surface de la feuille de lotus a les caractéristiques de super hydrophobe et anti-adhérence. S'appuyant sur ce phénomène, l'équipe de chercheurs Tang Yongbing et Zhao Ying du Shenzhen Advanced Technology Research Institute de l'Académie chinoise des sciences a développé un nouveau type de film fonctionnel en diamant biomimétique avec autonettoyage, antibactérien, anti-bioadhésion, anti- propriétés anti-usure et anti-corrosion. Publié dans "ACS Applied Materials and Interfaces".

« Dans l'eau de mer, l'adhésion et l'accumulation de micro-organismes sur les instruments marins entraîneront un encrassement des instruments et une dégradation fonctionnelle, affecteront le développement de l'industrie maritime, et entraîneront même des pertes économiques de centaines de millions de yuans. Les bactéries attachées aux dispositifs médicaux, Will provoquer une infection et affecter la santé humaine. Le membre de l'équipe Wang Tao a déclaré que les résultats peuvent apporter des solutions dans le domaine de la protection médicale et de l'antifouling des instruments marins.

Nouvelle méthode de préparation à faible coût

Les gouttes d'eau s'égouttent à la surface de la feuille de lotus et roulent rapidement. Quel est le principe ? Il s'est avéré que la surface de la feuille de lotus a une structure micro-nano avec de petites épines, donc son angle de contact est grand, et la saleté et les gouttelettes d'eau ne sont pas faciles à attacher. L'équipe de recherche a appliqué ce concept à la recherche.

Différente de la méthode de préparation traditionnelle du film mince de diamant, l'équipe a développé indépendamment une "méthode de dépôt en phase vapeur de plantation étape par étape", sélectionnant la nanopoudre de diamant comme matériau de revêtement et utilisant uniquement "la plantation en deux fois" dans le processus de pré-traitement. pour construire avec succès Il produit un film fonctionnel de diamant super-hydrophobe micro-nano classé qui est uniforme, contrôlable et a une structure bionique de feuilles de plantes.

"En raison de l'agrégation rapide de la nanopoudre de diamant traditionnelle, il est difficile de contrôler la densité et l'uniformité d'adsorption. La structure micro-nano de diamant préparée est inégale et difficile à contrôler, ce qui entraîne l'incapacité d'ajuster diverses propriétés. Le super-hydrophobe et effets antibactériens du diamant Je ne peux pas bien le jouer." a dit Wang Tao.

"Le soi-disant semis en deux temps est comme" semer des graines "", a déclaré métaphoriquement Wang Tao. "Dans le premier ensemencement, la nanopoudre de diamant a été traitée pour avoir les mêmes propriétés électriques que la surface du matériau. Selon le principe de repousser avec la même électricité, un film mince et uniforme va croître; lors du deuxième ensemencement, le diamant La nanopoudre sera traitée pour avoir des propriétés électriques différentes de la surface du matériau.Selon le principe d'attraction de phase électrique différente, la nanopoudre de diamant peut être bien remplieLa surface du matériau pousse un film uniforme et dense avec une structure micro-nano ."

Selon son introduction, "l'ensemencement en deux étapes" peut préparer des films minces de diamant avec une structure micro-nano sans utiliser les instruments coûteux utilisés dans les méthodes de préparation conventionnelles, et le coût de préparation est beaucoup plus faible.

Étoiles montantes de la protection médicale et marine

Les navires utilisent généralement de la peinture pour protéger la coque de l'adhérence et de la corrosion des micro-organismes marins. Cependant, il n'existe actuellement aucune bonne méthode pour la protection de certains instruments marins de précision.

Les matériaux biocides qui libèrent des ions de métaux lourds peuvent affecter l'écologie marine. Les matériaux anti-adhésifs tels que les polymères présentent également des inconvénients tels que de mauvaises propriétés mécaniques et une faible stabilité chimique, ce qui affecte la durabilité de leur anti-adhérence. Par conséquent, il est particulièrement important de développer des matériaux anti-adhérence, anti-corrosion et autres matériaux spéciaux respectueux de l'environnement et durables.

L'équipe de recherche a testé le nouveau film de diamant biomimétique développé en simulant un environnement marin complexe et a constaté que le film ne changeait pas ses propriétés physiques et chimiques après avoir été immergé dans un liquide corrosif pendant un mois, et que ses propriétés antibactériennes restaient inchangées.

"Afin de tester les performances du film, nous avons construit un environnement marin d'épidémie d'algues et avons constaté que le film de diamant bionique réduisait l'adhérence des algues vertes de plus de 95%, et les matériaux commerciaux qui n'étaient pas enduits étaient déjà recouverts d'algues. ." Wang Tao a déclaré à « China Science News.

Dans le même temps, l'équipe de recherche a découvert lors du test que l'alliage de titane revêtu du film de diamant bionique inhibait l'adsorption de 99% d'E. coli par rapport à l'alliage de titane non revêtu. Par conséquent, le film de diamant bionique peut également être appliqué dans le domaine des dispositifs médicaux.

À l'heure actuelle, cette méthode peut réaliser la préparation de films minces de diamant bionique sur une variété de substrats de forme complexe et une variété de matériaux de substrat commerciaux, y compris des alliages de titane, du silicium, du verre de quartz et des substrats en céramique. En tant que nouveau type de matériau antibactérien et bioadhésif, il a de bonnes perspectives d'application dans le domaine des dispositifs médicaux haut de gamme et des instruments marins de précision.

Informations sur le papier connexe : https://doi.org/10.1021/acsami.0c02460

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