新しいバイオニックダイヤモンドフィルムは、精密機器に「鎧」をもたらします

新しいバイオニックダイヤモンドフィルムは、精密機器に「鎧」をもたらします

キーワードダイヤモンドフィルム| 2020-06-0211：50：23 |出典ChinaScience News

抄録コーティングされていない石英ガラスとバイオニックダイヤモンドフィルムを緑藻が成長する海水環境に浸し、14日前と14日後の写真を蛍光顕微鏡画像と比較しました。 なぜ蓮の葉は染みのないシルトを生成するのですか？ ハスの葉の表面構造は、超疎水性と癒着防止の特徴を持っているからです。 この現象を利用して...

緑藻が成長する海水環境に、コーティングされていない石英ガラスとバイオニックダイヤモンドフィルムを浸します。 14日前と後の写真を蛍光顕微鏡画像と比較します。

なぜ蓮の葉は染みのないシルトを生成するのですか？ ハスの葉の表面構造は、超疎水性と癒着防止の特徴を持っているからです。 この現象を利用して、中国科学院の深セン先端技術研究所の研究者であるTangYongbingとZhaoYingのチームは、セルフクリーニング、抗菌、抗生体接着、抗生体接着を備えた新しいタイプの生体模倣ダイヤモンド機能フィルムを開発しました。 摩耗および防食特性。 「ACSAppliedMaterialsandInterfaces」に掲載されました。

「海水では、海洋機器への微生物の付着と蓄積は、機器の汚れや機能の劣化につながり、海洋産業の発展に影響を与え、さらには数億元の経済的損失を引き起こします。医療機器に付着した細菌、ウィル 感染を引き起こし、人間の健康に影響を与えます。」 チームメンバーのワンタオ氏は、この結果は、医療保護と海洋機器の防汚の分野に解決策を提供できると述べました。

新しい低コストの準備方法

蓮の葉の表面に水滴が滴り落ち、素早く転がり落ちます。 原則は何ですか？ ハスの葉の表面はとげの小さいマイクロナノ構造であるため、接触角が大きく、汚れや水滴が付着しにくいことがわかりました。 研究チームはこの概念を研究に適用しました。

ダイヤモンド薄膜の従来の作製方法とは異なり、チームは独自に「段階的植栽蒸着法」を開発し、コーティング材料としてダイヤモンドナノ粉末を選択し、前処理プロセスで「2回植栽」を独自に使用しました。 正常に構築するためにそれは、均一で制御可能であり、植物の葉のバイオニック構造を有する超疎水性マイクロナノグレードのダイヤモンド機能性フィルムを生成します。

「従来のダイヤモンドナノ粉末は急速に凝集するため、吸着密度と均一性を制御することは困難です。調製されたダイヤモンドマイクロナノ構造は不均一で制御が困難であり、さまざまな特性を調整することができません。 ダイヤモンドの抗菌効果は上手く使えません。」 王タオは言った。

「いわゆる2回播種は 『種まき』のようなものだ」とワンタオ氏は比喩的に語った。 「最初の播種では、ダイヤモンドナノパウダーは材料の表面と同じ電気的特性を持つように処理されました。同じ電気で反発する原理に従って、薄くて均一な膜が成長します。2回目の播種では、ダイヤモンドが成長します。 ナノ粉末は、材料の表面とは異なる電気的特性を持つように処理されます。異なる電気相引力の原理に従って、ダイヤモンドナノ粉末は十分に充填できます。材料の表面は、マイクロナノ構造の均一で緻密な膜を成長させます。 」

彼女の紹介によると、「2段階播種」は、従来の調製方法で使用されていた高価な機器を使用せずに、マイクロナノ構造のダイヤモンド薄膜を調製でき、調製コストがはるかに低くなります。

医療および海洋保護の新星

船舶は通常、船舶を海洋微生物の付着や腐食から保護するために塗料を使用します。 ただし、現在、一部の海洋精密機器を保護するための適切な方法はありません。

重金属イオンを放出する殺生物性物質は、海洋生態系に影響を与える可能性があります。 ポリマーなどの付着防止材料には、機械的特性が低く、化学的安定性が低いなどの欠点もあり、これが付着防止の耐久性に影響を及ぼします。 したがって、環境に優しく、長持ちする付着防止、腐食防止、およびその他の特殊な材料を開発することが特に重要です。

研究チームは、複雑な海洋環境をシミュレートして開発された新しい生体模倣ダイヤモンドフィルムをテストし、腐食性液体に1か月間浸漬した後、フィルムの物理的および化学的特性が変化せず、抗菌特性が変化しないことを発見しました。

「フィルムの性能をテストするために、藻類の発生海洋環境を構築し、バイオニックダイヤモンドフィルムが緑藻の付着を95％以上減少させ、コーティングされていない市販の材料はすでに藻類で覆われていることを発見しました 。」 ワンタオは「中国科学ニュース。

同時に、研究チームは、バイオニックダイヤモンドフィルムでコーティングされたチタン合金が、コーティングされていないチタン合金と比較して、99％の大腸菌の吸着を阻害することをテストで発見しました。 したがって、バイオニックダイヤモンドフィルムは、医療機器の分野にも適用できます。

現在、この方法は、チタン合金、シリコン、石英ガラス、セラミック基板など、さまざまな複雑な形状の基板やさまざまな市販の基板材料上にバイオニックダイヤモンド薄膜を作製することを実現できます。 新しいタイプの抗菌および生体接着材料として、それはハイエンドの医療機器および海洋精密機器の分野で良い応用の見通しを持っています。

関連する論文情報： https://doi.org/10.1021/acsami.0c02460

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