Polymerer som innehåller plast är viktiga i det moderna livet. Att vara lätt, stark och oreaktiv, ett stort antal tekniker är beroende av dem. Dock, de flesta polymerer vidhäftar inte naturligt till andra material, så de behöver lim eller frätande kemiska behandlingar för att möjliggöra fastsättning. Detta är ett problem inom områden som mat och medicin, där kontaminering till varje pris måste undvikas.

Ett rent sätt att göra industriella polymerer vidhäftande är ett brådskande behov. Nu, ett team vid Osaka University har uppnått just det. De har utvecklat en serie plasmabehandlingar för att tillåta vulkaniserat gummi och plasten PTFE (polytetrafluoreten) att fästa vid varandra eller till andra material. Metoden aktiverar polymerernas ytkemi, som beskrivs i en studie i Vetenskapliga rapporter .

"Om du sprayar PTFE med ett plasma av helium vid 200 grader, det kan fästa vid ovulkaniserat gummi - det här är en teknik som vi utvecklat tidigare i vårt labb, " säger studiens huvudförfattare Yuji Ohkubo. "Men vulkaniserat gummi utgör en större utmaning. I vår senaste studie, vi anpassade en ny plasmabehandling för vulkaniserat silikongummi, vilket gör att den fäster starkt till PTFE för första gången."

Silikonet i fråga var PDMS (polydimetylsiloxan), ett välkänt harts. Medan det viktigaste genombrottet i PTFE-vidhäftning var den värmeassisterade plasmabehandlingen, Tricket med PDMS är att bombardera ytan med en plasmastråle, genom att tvinga kväve/luftplasma genom ett litet hål. Strålen bryter kisel-kolbindningarna på ytan och omvandlar dem till silanol (Si-OH).

Att vara mer reaktiv än den ursprungliga silikonytan, dessa silanolgrupper kan binda till PTFE. Under högt tryck, vätebindningar bildas mellan silanol och de syrehaltiga funktionella grupperna på den behandlade PTFE. Starka kovalenta bindningar (C-O-Si, där C kommer från PTFE och Si från silikon) syr de två polymererna ytterligare ihop, även utan lim.

Genom att förena de två materialen kan var och en njuta av fördelarna med den andra - den kemiska resistensen, smutsavvisande och glidförmåga av PTFE, och silikonens elasticitet. Ogenomskinlig PTFE kan också ersättas av PFA (perfluoroalkoxy alkan) om transparens behövs. Och det är inte allt - när baksidan av PDMS också är plasmastråle, det kan binda till koppar och till och med glas. Som en extremt stark dubbelhäftande tejp, denna trelagers sandwich gör att fluorpolymererna kan fästa rent vid andra användbara material.

"PDMS används flitigt inom medicin, till exempel i mikrofluidiska chips, " förklarar medförfattaren Katsuyoshi Endo. "Det kan finnas enorma fördelar med att göra både PTFE och PDMS mer mångsidiga för medicinsk och livsmedelsteknik genom adhesivfri vidhäftning. I kombination med bristen på något behov av flyktiga kemikalier, vi hoppas att vår metod kommer att vidga vyerna för polymerer inom högteknologi."