혈장

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 255(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

이 연구는 연강에 초소수성 표면 코팅을 표면에 직접 제조하는 새로운 경로를 보여줍니다. 코팅은 플라즈마 보조 표면 중합을 통해 액체 소분자 전구체(1,2,4-트리클로로벤젠)를 고체 필름으로 변환하기 위해 유전체 장벽 방전(DBD) 플라즈마를 사용하여 형성되었습니다. 플라즈마 처리는 다양한 출력 수준과 기간으로 질소 분위기에서 수행되었습니다. 샘플은 광학 및 주사 전자 현미경(SEM), 에너지 분산형 X선 분광법(EDS), 비행 시간 2차 이온 질량 분석법(ToF-SIMS), 라만 분광법, 광학 프로필로메트리, 접촉각 측정 및 전위차 분극 테스트. 필름의 습윤성은 플라즈마 매개변수와 전구체에 그래핀 나노판의 포함을 통해 다양해졌습니다. 나노 혈소판 함유 전구체의 고용량 플라즈마 노출은 물 접촉각이 150° 이상인 초소수성 필름을 생성했습니다. 전위차 분극 테스트에서는 초소수성 코팅이 부식 방지 기능을 거의 또는 전혀 제공하지 않는 것으로 나타났습니다.

초소수성 표면은 마이크로 및 나노 구조의 계층적 모티프로 구성된 표면 에너지가 낮은 물질입니다1,2,3,4. 초소수성 표면을 위한 현재 제조 방법에는 리소그래피5,6,7,8, 에칭9,10,11,12, 자기 조립13,14,15, 입자 증착16, 증기 증착16,17, 졸-겔 기술18,19,20 및 캐스팅21이 포함됩니다. . 이러한 다양한 접근법 중 솔-겔 및 전착 공정만이 연강에 초소수성 코팅을 제조하는 데 사용되었으며20,22,23, 많은 방법은 직물이나 실리콘과 같은 다른 기판에 중점을 둡니다. 초소수성 표면 마감재를 제조하는 것은 다단계 공정, 긴 경화 시간 및 고온으로 인해 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들 수 있습니다24,25.

초소수성 필름의 중요한 응용 분야 중 하나는 부식 방지입니다. 금속 부식은 많은 산업에 큰 재정적 부담을 안겨주므로 완화에 대한 관심이 높습니다26. 표면의 습윤성과 부식 사이에는 강한 연관성이 있다고 가정되며, 초소수성 표면은 일반적으로 주목할만한 부식 방지 특성을 갖습니다. 물 접촉각이 150°보다 큰 초소수성 표면은 물과 표면 사이의 접촉을 제한합니다31. 문헌 조사에 따르면 코팅의 소수성이 증가하면 코팅이 제공하는 내부식성도 커질 것이라는 일반적인 가정이 밝혀졌습니다.22,27,32,33,34,35 초소수성 표면은 부식에 대한 강력한 보호 기능을 제공하는 것으로 가정됩니다26,36 ,37,38,39,40. 이에 대한 한 가지 모델은 부식성 액체와 기판 사이에 에어 포켓이 형성되도록 하는 표면의 계층적 구조를 기반으로 하며 물리적 상호 작용을 제한하여 공격적인 이온이 기판을 공격하는 것을 방지합니다. 그러나 일부 초소수성 필름은 여전히 ​​부식 방지 기능을 거의 또는 전혀 제공하지 못하는 것으로 밝혀졌기 때문에 항상 그런 것은 아닙니다.

이 연구에서는 연강 코팅 합성을 위해 플라즈마 중합 방법이 사용되었습니다. 플라즈마 접근법은 확장성, 에너지 효율성, 실온 및 대기압에서의 간단하고 빠른 처리 등 이 기술이 제공하는 이점 때문에 선택되었습니다. 우리는 이전에 플라즈마 처리가 원소 금속 촉매 표면의 존재 하에서 1,2,4-트리클로로벤젠(TCB)의 C-X(탄소-할로겐) 결합을 절단하는 반응을 촉진한 다음 올리고머화 또는 중합 반응을 촉진한다는 것을 보여주었습니다. 표면에 결합된 고체 필름이 형성됩니다. 우리는 이 공정이 Au 및 Ni 박막47과 벌크 구리 기판48에서 작동한다는 것을 보여주었습니다. 이 연구에서 우리는 동일한 공정이 연강에 적용될 수 있음을 보여줍니다(그림 1 참조). 연강은 쉽게 산화(부식)된다는 본질적인 단점에도 불구하고 광범위한 응용 분야에 사용되기 때문에 부식 방지 코팅의 중요한 후보입니다. 우리는 현탁액에 그래핀 나노판(GrNP)을 추가하여 연강에서 제작한 필름의 습윤성을 수정할 수 있음을 보여줍니다. GrNP는 sp2 탄소로 이루어진 몇 층의 시트이며51 자연적으로 소수성입니다52. 우리는 GrNP 유무에 관계없이 생성된 필름에 대해 서로 다른 플라즈마 전력 수준과 투여 시간의 효과를 조사하고 광학 현미경 및 주사 전자 현미경(SEM)을 통해 제품을 특성화했습니다. 필름 습윤성은 접촉각 측정을 통해 평가되었으며, 초소수성 필름은 부식 테스트를 거쳤습니다. PDP(Potentiodynamic Polarization) 테스트에서는 코팅이 초소수성에도 불구하고 부식 방지 효과가 미미하거나 전혀 없는 것으로 나타났습니다. 그러나 부식 방지 기능을 제공하지 못함에도 불구하고 이러한 코팅의 초소수성은 결빙 방지와 같은 분야에 여전히 유용할 수 있다고 믿습니다53.