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Mar 10, 2023

Dê-lhe o tratamento de plasma: forte adesão

Pesquisadores da Universidade de Osaka ligam polímeros ao vidro e

Pesquisadores da Universidade de Osaka ligam polímeros a vidro e metal usando química de superfície em vez de adesivos, abrindo portas para uso potencial na produção de alimentos e remédios

Universidade de Osaka

imagem: Fotografia de conjuntos de três camadas de (a) PTFE/PDMS/Cu, (b) PTFE/PDMS/SUS430 e (c) PTFE/PDMS/vidro. Quando a folha de PTFE ou PDMS foi sacudida e sacudida, não ocorreu descamação nas interfaces de PTFE/PDMS, PDMS/Cu, PDMS/SUS430 e PDMS/vidro. Isso mostra que o PDMS tratado com PJ pode ser usado como uma alternativa a adesivos fortes para aderir fluoropolímeros a outros tipos de materiais.Veja mais

Crédito: Universidade de Osaka

Osaka - Os polímeros que contêm plásticos são essenciais na vida moderna. Sendo leves, fortes e não reativos, uma vasta gama de tecnologias depende deles. No entanto, a maioria dos polímeros não adere naturalmente a outros materiais, portanto, eles precisam de adesivos ou tratamentos químicos corrosivos para serem fixados a outros materiais. Este é um problema em áreas como alimentos e remédios, onde a contaminação deve ser evitada a todo custo.

Uma maneira limpa de fazer adesivos de polímeros industriais é necessária com urgência. Agora, uma equipe da Universidade de Osaka conseguiu exatamente isso. Eles desenvolveram um conjunto de tratamentos de plasma para permitir que a borracha vulcanizada e o plástico PTFE (politetrafluoretileno) adiram um ao outro ou a outros materiais. O método ativa a química da superfície dos polímeros, conforme descrito em um estudo da Scientific Reports.

"Se você pulverizar PTFE com um plasma de hélio a 200 graus, ele pode aderir à borracha não vulcanizada - esta é uma técnica que desenvolvemos anteriormente em nosso laboratório", disse o principal autor do estudo, Yuji Ohkubo. "Mas a borracha vulcanizada apresenta um desafio maior. Em nosso estudo mais recente, personalizamos um novo tratamento de plasma para borracha de silicone vulcanizada, fazendo-a aderir fortemente ao PTFE pela primeira vez."

O silicone em questão era o PDMS (polidimetilsiloxano), uma resina bem conhecida. Embora o principal avanço na adesão de PTFE tenha sido o tratamento de plasma assistido por calor, o truque com PDMS é bombardear a superfície com um jato de plasma, forçando o plasma de nitrogênio/ar através de um pequeno orifício. O jato quebra as ligações silício-carbono na superfície e as converte em silanol (Si-OH).

Sendo mais reativos do que a superfície de silicone original, esses grupos de silanol podem se ligar ao PTFE. Sob alta pressão, formam-se pontes de hidrogênio entre o silanol e os grupos funcionais contendo oxigênio no PTFE tratado. Ligações covalentes fortes (CO-Si, onde C vem do PTFE e Si do silicone) unem ainda mais os dois polímeros, mesmo sem adesivo.

A união dos dois materiais permite que cada um aproveite os benefícios do outro - a resistência química, repelente de sujeira e capacidade de deslizamento do PTFE e a elasticidade do silicone. O PTFE opaco também pode ser substituído por PFA (perfluoroalcoxi alcano) se a transparência for necessária. E isso não é tudo - quando o lado reverso do PDMS também é plasmado, ele pode se ligar ao cobre e até ao vidro. Como uma fita dupla face extremamente resistente, esse sanduíche de três camadas permite que os fluoropolímeros adiram perfeitamente a outros materiais úteis.

"PDMS é amplamente utilizado na medicina, por exemplo, em chips microfluídicos", explica o co-autor Katsuyoshi Endo. "Pode haver enormes benefícios em tornar o PTFE e o PDMS mais versáteis para tecnologias médicas e alimentícias por meio de adesão sem adesivo. Combinado com a falta de qualquer necessidade de produtos químicos voláteis, esperamos que nosso método amplie os horizontes para polímeros em alta tecnologia. "

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O artigo "adesão sem adesivo entre fluoropolímeros tratados com plasma assistido por calor (PTFE, PFA) e polidimetilsiloxano tratado com jato de plasma (PDMS) e sua aplicação" foi publicado em Scientific Reports no DOI: https://doi. org/10.1038/s41598-018-36469-y.

Sobre a Universidade de Osaka

A Universidade de Osaka foi fundada em 1931 como uma das sete universidades imperiais do Japão e agora se expandiu para uma das principais universidades abrangentes do Japão. A Universidade agora embarcou na revolução da pesquisa aberta de uma posição como a universidade mais inovadora do Japão e entre as instituições mais inovadoras do mundo, de acordo com as 100 principais universidades inovadoras da Reuters 2015 e o Nature Index Innovation 2017. A capacidade da universidade de inovar desde o estágio de a pesquisa fundamental por meio da criação de tecnologia útil com impacto econômico decorre de seu amplo espectro disciplinar.