Name: preparation and friction force microscopy measurements of immiscible, opposing polymer brushes
Uploaded: 2014-12-24T14:00:00
Duration: 13 min 57 s
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हम नुस्खा से सावधान जाँच के लिए उपयोगी विचार विमर्श के लिए वाई यू एम Hempenius और ई बेनेटी धन्यवाद, तकनीकी सहायता के लिए चित्रा 1, सी Padberg और लालकृष्ण स्मिट की छवि डिजाइन के लिए एम Vlot। ई.के. वित्तीय सहायता के लिए वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए नीदरलैंड संगठन (NWO, टॉप अनुदान 700.56.322, उत्तेजना के साथ MACROMOLECULAR नैनो उत्तरदायी पॉलिमर) मानता है। SDB आर्थिक रूप से वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए नीदरलैंड संगठन (NWO) द्वारा समर्थित है, जो इस मामले पर फंडामेंटल रिसर्च के लिए फाउंडेशन (FOM) द्वारा समर्थित किया गया है।

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	<li>Lee, S., Spencer, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+science+-+Sweet,+hairy,+soft,+and+slippery.">Materials science - Sweet, hairy, soft, and slippery.</a> Science. 319, 575-576 (2008).</li><li>Milner, S. T., Witten, T. A., Cates, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+the+Grafted+Polymer+Brush.">Theory of the Grafted Polymer Brush.</a> Macromolecules. 21, 2610-2619 (1988).</li><li>Klein, J., Kumacheva, E., Mahalu, D., Perahia, D., Fetters, L. 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T., Yan, X. P., Lee, S. W., Perry, S. S., Spencer, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lubrication+properties+of+a+brushlike+copolymer+as+a+function+of+the+amount+of+solvent+absorbed+within+the+brush.">Lubrication properties of a brushlike copolymer as a function of the amount of solvent absorbed within the brush.</a> Macromolecules. 38, 5706-5713 (2005).</li><li>Kobayashi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Friction+behavior+of+high-density+poly(2-methacryloyloxyethyl+phosphorylcholine)+brush+in+aqueous+media.">Friction behavior of high-density poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) brush in aqueous media.</a> Soft Matter. 3, 740-746 (2007).</li><li>Zappone, B., Ruths, M., Greene, G. W., Jay, G. D., Israelachvili, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption,+lubrication,+and+wear+of+lubricin+on+model+surfaces:+Polymer+brush-like+behavior+of+a+glycoprotein.">Adsorption, lubrication, and wear of lubricin on model surfaces: Polymer brush-like behavior of a glycoprotein.</a> Biophys J. 92, 1693-1708 (2007).</li><li>Sui, X. F., Zapotoczny, S., Benetti, E. M., Schon, P., Vancso, G. 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N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adhesion+and+friction+mechanisms+of+polymer-on-polymer+surfaces.">Adhesion and friction mechanisms of polymer-on-polymer surfaces.</a> Science. 297, 379-382 (2002).</li><li>Klein, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shear,+friction,+and+lubrication+forces+between+polymer-bearing+surfaces.">Shear, friction, and lubrication forces between polymer-bearing surfaces.</a> Annu Rev Mater Sci. 26, 581-612 (1996).</li><li>Leger, L., Raphael, E., Hervet, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-anchored+polymer+chains:+Their+role+in+adhesion+and+friction.">Surface-anchored polymer chains: Their role in adhesion and friction.</a> Adv Polym Sci. 138, 185-225 (1999).</li><li>Binder, K., Kreer, T., Milchev, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+brushes+under+flow+and+in+other+out-of-equilibrium+conditions.">Polymer brushes under flow and in other out-of-equilibrium conditions.</a> Soft Matter. 7, 7159-7172 (2011).</li><li>Galuschko, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frictional+Forces+between+Strongly+Compressed,+Nonentangled+Polymer+Brushes:+Molecular+Dynamics+Simulations+and+Scaling+Theory.">Frictional Forces between Strongly Compressed, Nonentangled Polymer Brushes: Molecular Dynamics Simulations and Scaling Theory.</a> Langmuir. 26, 6418-6429 (2010).</li><li>Spirin, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer-brush+lubrication+in+the+limit+of+strong+compression.">Polymer-brush lubrication in the limit of strong compression.</a> Eur Phys J E. 33, 307-311 (2010).</li><li>Schorr, P. 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H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alternative+dissipation+mechanisms+and+the+effect+of+the+solvent+in+friction+between+polymer+brushes+on+rough+surfaces.">Alternative dissipation mechanisms and the effect of the solvent in friction between polymer brushes on rough surfaces.</a> Soft Matter. 9, 7234-7241 (2013).</li><li>Persson, B. N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+rubber+friction+and+contact+mechanics.">Theory of rubber friction and contact mechanics.</a> J Chem Phys. 115, 3840-3861 (2001).</li><li>Briels, W. 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The authors have nothing to disclose.

प्रस्तुत परिणाम घर्षण, व्यक्तिगत रूप से solvated ब्रश के अमिश्रणीय प्रणालियों के लिए, दृढ़ता से एक ही solvated ब्रश के दो के पारंपरिक मिश्रणीय प्रणालियों की तुलना में कम है कि पता चलता है। दो भिड़ंत में विभिन्न सॉल्वैंट्स की वरीय absorbance के समाप्त हो रहा है interdigitating से ब्रश और बहुलक ब्रश घर्षण में पहनते हैं और अपव्यय के फलस्वरूप एक प्रमुख स्रोत से बचाता है। प्रस्तुत विधि इसलिए घर्षण ब्रश विशिष्ट बातचीत 27 से निर्धारित किया जाएगा, जहां हाइड्रोफोबिक ब्रश, पर सूखी हाइड्रोफिलिक फिसलने से मौलिक रूप से अलग है। वास्तव में, सॉल्वैंट्स बिना PNIPAM (ढह ऊंचाई 166 एनएम) पर PMMA कर्तन पर, हम घर्षण 50% अधिक था PMMA (ढह ऊंचाई 236 मीटर) पर PMMA सूखी की तुलना में पाया गया कि। पहले से ही &#39;प्रोटोकॉल&#39; खंड के नोट में शीघ्र ही बताया, प्रदर्शन करते हुए ध्यान में रखा जाना करने की जरूरत है कि महत्वपूर्ण बिंदुओं में से एक जोड़े हैंइन विशेष प्रयोगों: सबसे पहले, acetophenone एक बेहतर विलायक पानी की तुलना में PNIPAM के लिए है। इस प्रकार, देखभाल acetophenone खूब पानी के साथ PNIPAM ब्रश गीला द्वारा PNIPAM ब्रश प्रवेश नहीं करता है कि लिया जाना चाहिए। Acetophenone और पानी के मिश्रण नहीं है के बाद से, acetophenone अब PNIPAM ब्रश में प्रवेश नहीं करेगा। यही कारण है कि हम acetophenone में पूरी तरह से हमारे सिस्टम को विसर्जित, लेकिन इसके बजाय मिश्रणीय प्रणाली के लिए एक acetophenone केशिका बनाया क्यों नहीं किया है। अधूरा विसर्जन के लिए एक और कारण यह है कि हम केवल colloid और ब्रैकट पर स्टोक्स खींचें मापा कि इस तरह की भी मजबूत हाइड्रोइनेमिकस, में पूर्ण विसर्जन का परिणाम है। दूसरे, AFM के प्रयोगों में मरोड़ और सामान्य वसंत स्थिरांक मिलकर कर रहे हैं। एक कम सामान्य लगातार वसंत के साथ cantilevers भी ठीक इसके विपरीत एक अपेक्षाकृत कम मरोड़ वसंत निरंतर और होगा। यह सबसे कम औसत दर्जे का घर्षण गुणांक&gt; 10 -3 को सीमित करता है। इस प्रकार, एमआईएस के लिए पूरी घर्षण कमी, घर्षण को मापने के क्रम मेंCIBLE प्रणाली उच्च होने की जरूरत है। यह लंबे समय से उच्च घनत्व ब्रश और आम तौर पर 100 मीटर / सेकंड की एक अपेक्षाकृत उच्च कतरनी वेग का उपयोग करके हासिल की है। इसके अलावा, ब्रश के बीच केशिका भी घर्षण बलों बढ़ जाती है। हम 200 किलो पास्कल के एक अनुमान के अनुसार सामान्य तनाव के तहत μ = 0.003 की, एक अमिश्रणीय प्रणाली 22 के लिए, सबसे कम घर्षण गुणांक मापा। एक ही प्रयोगात्मक शर्तों का उपयोग करना, हम μ पाया कि = 0.15 मिश्रणीय प्रणाली के लिए। प्रयोगों के एक नियंत्रित प्रयोगशाला वातावरण में प्रदर्शन किया गया है कि और उद्योग में इस्तेमाल किया सतहों प्रस्तुत प्रयोगों में इस्तेमाल के रूप में आदर्श के रूप में नहीं कर रहे हैं कि ध्यान दें। अधिकांश सतहों एक गैर वर्दी खुरदरापन वितरण अलग आकृति और आकार के 28 और इस तरह कई asperities है। दो ब्रश असर asperities की टक्कर के दौरान घर्षण अलग अपव्यय चैनलों 29 से बाहर बना है। ऐसे interdigita के रूप में स्थिर राज्य के लिए अगला अपव्यय तंत्र,tion और विलायक प्रवाह की वजह से पॉलिमर और विलायक की धीमी गति से विश्राम का समय के लिए आकार 30 में hysteretic प्रभाव नहीं होगा। इसके अलावा, केशिकाओं का गठन किया और टूट रहे हैं। पारंपरिक रूप से इस्तेमाल मिश्रणीय ब्रश प्रणालियों में, क्षणिक interdigitation 31 shape- और केशिका हिस्टैरिसीस amplifies। यहाँ प्रस्तुत अमिश्रणीय प्रणाली के साथ, क्षणिक interdigitation भी समाप्त हो रहा है। इसके अलावा, केशिका हिस्टैरिसीस दो अमिश्रणीय सॉल्वैंट्स के आवेदन के द्वारा धोखा दिया जा सकता। इसलिए, यह भी अधिक आम खुरदरी सतह घर्षण के लिए और पहनने अमिश्रणीय ब्रश प्रणालियों 22 का उपयोग कर कम हो जाएगा। बनी हुई है कि घर्षण का मुख्य स्रोत ब्रश विकृति है। सतहों में से एक पर उनके आंतरिक कम घर्षण 32 के लिए जाना जाता है, जो polyzwitterionic पॉलिमर, एंकरिंग उत्तरार्द्ध कम कर सकते हैं। ऐसी प्रणालियों में विलायक के आसमाटिक दबाव उच्च सामान्य भार के नीचे छोटे ब्रश विरूपण में उच्च जिसके परिणामस्वरूप है। अमिश्रणीय ब्रश प्रणालियों के प्रस्तुत विधि कम घर्षण वांछनीय है जहां लगभग किसी भी प्रणाली में लागू किया जा सकता है। अच्छी तरह से उच्च दबाव के तहत विधि कार्य करता है। हालाँकि, ध्यान तापमान आर टी के आसपास रखा है कि लिया जाना चाहिए। उच्च तापमान से संपर्क करें और फलस्वरूप उच्च घर्षण से बाहर तरल के प्रवाह का कारण होगा जो पॉलिमर, नुकसान पहुंचा। संभावित आवेदन के उदाहरण हैं: सीरिंज, पिस्टन प्रणाली, धुरा बीयरिंग और टिका है।

परफेक्ट स्नेहक घर्षण को कम करने और सामान्य भार उच्च रहे हैं, यहां तक ​​कि जब सापेक्ष गति में ठोस के लिए पहनते हैं। इस लक्ष्य को हासिल करने के लिए, स्नेहक रपट के दौरान और बाकी पर संपर्क में रहना चाहिए। हालांकि, एक सकारात्मक सामान्य लोड के तहत, सरल, कम चिपचिपापन तरल पदार्थ जल्दी से संपर्क क्षेत्र से बाहर निचोड़ा कर रहे हैं और यहां तक ​​कि उच्च चिपचिपापन तेल अंततः निष्कासित कर दिया जाता है। फिर भी, जैविक संपर्क, जैसे, मानव जोड़ों में हर समय कम चिपचिपापन तरल पदार्थ के साथ lubricated रहते हैं। प्रकृति ठोस सतहों 1 से जुड़ी चीनी श्रृंखला का उपयोग करते हुए इस तरह के कुशल स्नेहन का एहसास है। हाइड्रोफिलिक चीनी जंजीरों सामान्य दबाव विलायक 2 के आसमाटिक दबाव से अधिक नहीं है, बशर्ते कि संपर्क में एक जलीय तरल रहते हैं। इसलिए, प्रयास के एक बहुत तथाकथित बहुलक ब्रश 3-12 गठन ठोस सतहों के लिए पॉलिमर कलम बांधने का काम द्वारा जैविक स्नेहक नकल उतार की ओर निर्देशित कर दिया गया है। जब दो विरोधी बहुलकब्रश संपर्क में लाया जाता है, एक तरफ बहुलक श्रृंखला के क्षेत्रों विपरीत पक्ष पर ब्रश श्रृंखला खंडों में स्थानांतरित कर सकते हैं। इस आशय की 13 interdigitation कहा जाता है। ब्रश रिश्तेदार फिसलने गति में हैं, interdigitation पहनने 14 और घर्षण 15-17 का मुख्य स्रोत है। वास्तव में, हाल ही में, बहुलक ब्रश फिसलने के लिए घर्षण वेग संबंधों 18 प्राप्त किया गया है। ये स्केलिंग कानूनों interdigitation और फलस्वरूप खींच और फिसलने पर पॉलिमर के झुकने पर आधारित हैं। मुख्य विशेषताओं सतह बलों तंत्र प्रयोगों 19 के परिणामों के साथ सहमत हैं और आणविक गतिशीलता (एमडी) का 20 सिमुलेशन। उत्तरार्द्ध में ओवरलैप की डिग्री सीधे मात्रा निर्धारित किया जा सकता है। इसके अलावा, यह polyelectrolyte ब्रश के बीच ओवरलैप एक बिजली के क्षेत्र में 21 को लागू करने से देखते जा सकता है कि दिखाया गया था। Interdigitation इन पद्धतियों में, घर्षण circumvented और पहनने के लिए किया जा सकता है इस प्रकार, यदि significan होगाtly कम कर दिया। हाल ही में एक प्रकाशन 22 में हम दो अमिश्रणीय solvated बहुलक ब्रश सिस्टम ब्रश के बीच ओवरलैप है कि रोकने के एमडी सिमुलेशन के माध्यम से दिखाया गया है। इसके अलावा, ब्रश रपट पर, हम अपने परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी (AFM) माप के साथ समझौते में उत्कृष्ट, पारंपरिक मिश्रणीय ब्रश प्रणालियों की तुलना में परिमाण के दो आदेशों से घर्षण बल की कमी पाया। यहाँ, हम रेफरी की AFM के प्रयोगों कैसे स्थापित करने के बारे में विस्तार से समझाओ। 22. बुनियादी सिद्धांत चित्र 1 में sketched है। दो काउंटर सतहों, दो अलग अलग ब्रश, अपने पसंदीदा विलायक द्वारा solvated प्रत्येक पर, जरूरत है। इस विन्यास में प्रत्येक ब्रश अपनी ही विलायक में बनी हुई है। नतीजतन, एक ब्रश से बहुलक खंडों अन्य ब्रश में घुसना नहीं है। पाली (मिथाइल methacrylate) (PMMA) एक AFM कोलाइडयन जांच से grafted है और ब्रश acetophenone द्वारा solvated है। फ्लैट सतह पाली से (एन -isopropylacrylamide) (PNIPAM) grafted और पानी में solvated है। पारंपरिक मिश्रणीय प्रणालियों के लिए वर्तमान प्रणाली की तुलना करने के लिए, acetophenone में solvated एक PMMA, ब्रश असर एक दूसरे फ्लैट जवाबी सतह किया जाता है। PNIPAM पर PMMA के अमिश्रणीय प्रणाली फिसलने पर मापा घर्षण बल PMMA पर PMMA के मिश्रणीय प्रणाली के लिए घर्षण के लगभग 1% है। इन विशेष ब्रश सिस्टम के उपयोग सिर्फ एक उदाहरण है कि ध्यान दें। प्रस्तुत विधि सामान्य है और कारण अलग भिड़ंत में सॉल्वैंट्स की वरीय absorbance के लिए काम करता है। इसलिए, ब्रश से अधिक प्रकार के रूप में लंबे समय के लिए चुना सॉल्वैंट्स दो भिड़ंत में मिश्रण डे के रूप में लागू होने की उम्मीद कर रहे हैं। प्रभाव एक अतिरिक्त फिसलन द्रव-पर-द्रव-फिसलने इंटरफ़ेस 22,23 बनाया जाता है कि इस तरह के (acetophenone और पानी की तरह) दो गैर मिश्रण सॉल्वैंट्स का उपयोग करके परिलक्षित होता है।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="974">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:241px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:108px;">Company</td>
			<td style="width:105px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:520px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;"></td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Methyl methacrylate</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>M55909&#160;</td>
			<td>Monomer for PMMA synthesis, cleaned by pressing through a basic alumina column</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3-aminopropyl)triethoxysilane</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>440140</td>
			<td>vapor deposited silane monolayer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">triethylamine</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>T0886</td>
			<td>Reagent for the ATRP initiator moiety coupling.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-bromo-2-methylpropionyl</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>252271</td>
			<td>ATRP initiator moiety.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">toluene</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Biosolve</td>
			<td style="width:105px;">20150501</td>
			<td>Coupling medium for ATRP moiety</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CuBr</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>212865</td>
			<td>ATRP catalyst.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2,2&#8242;-Bipyridyl</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>14453</td>
			<td>Cu complexing ligand for ATRP of MMA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N,N,N&#8242;,N&#8242;&#8242;,N&#8242;&#8242;-Pentamethyldiethylenetriamine</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>369497</td>
			<td>Cu complexing ligand for ATRP of NIPAM</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">acetic acid 98-100%</td>
			<td style="width:108px;">Merck</td>
			<td>8187551000</td>
			<td>For&#160; cleaning CuBr.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sulfuric acid</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>320501</td>
			<td>For the preparation of Piranha solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">Hydrogen peroxide 33%</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Merck</td>
			<td style="width:105px;">&#160;1.07210.1000</td>
			<td>For the preparation of Piranha solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethanol</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Merck</td>
			<td style="width:105px;">1.00983.1000</td>
			<td>For cleaning substrates.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Basic aluminum oxide 60&#160;</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Merck</td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td>For cleaning monomers.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chloroform</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Biosolve</td>
			<td style="width:105px;">3080501</td>
			<td>For monolayer deposition and substrate cleaning.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">Methanol</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Biosolve</td>
			<td style="width:105px;">13680501</td>
			<td>For polymerization medium.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acetophenone</td>
			<td style="width:108px;">Acros Organics</td>
			<td>&#160;102410010</td>
			<td>For AFM measurement environment.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N-isopropyl acrylamide</td>
			<td style="width:108px;">Acros Organics</td>
			<td>412780250</td>
			<td>Monomer for PNIPAM synthesis, recrystallized from toluene/hexane</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Poly(ethylene glycol) methacrylate&#160;</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>409529</td>
			<td>Monomer for Si-POEGMA synthesis, cleaned by pressing through a basic alumina column.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;">MilliQ water</td>
			<td style="width:108px;">MilliQ Advantage A 10 purification system&#160;</td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td style="width:520px;">ATRP medium, AFM measurement environment 
			and for substrate cleaning.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Silicon substrates&#160;</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">Gold coated substrates</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">AFM probe, CP-FM-Au,&#160;</td>
			<td style="width:108px;">SQube</td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td>AFM measurement</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;"></td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:241px;">dithiodiundecane-11,1-diybis[2-bromo-2-methlpropanoate] (DTPR)</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td style="width:520px;">Initiator, for Si-ATRP on gold surfaces. 
			Synthesized according to Macromolecules, 2000, 33,597.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;"></td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Atomic Frorce Microscope</td>
			<td colspan="2">Bruker Multimode V controller</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation and friction force microscopy measurements of immiscible, opposing polymer brushes

Solvated बहुलक ब्रश अच्छी तरह इंटरफेस में कम घर्षण को बनाए रखते हुए वे एक सकारात्मक सामान्य लोड बनाए रख सकते हैं, क्योंकि उच्च दबाव संपर्कों चिकना करने के लिए जाना जाता है। फिर भी, इन प्रणालियों की वजह से विरोध ब्रश के interdigitation को पहनने के लिए संवेदनशील हो सकता है। हाल ही में एक प्रकाशन में, हम सब्सट्रेट और स्लाइडर सतहों को समाप्त एक अमिश्रणीय बहुलक ब्रश प्रणाली का उपयोग कर, क्रमशः ऐसा interdigitation समाप्त कर सकते हैं कि, आणविक गतिशीलता सिमुलेशन और परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी प्रयोगों के माध्यम से दिखाया गया है। एक परिणाम के रूप में कम है, संपर्कों में पहनते हैं। इसके अलावा, घर्षण बल पारंपरिक मिश्रणीय बहुलक ब्रश प्रणालियों की तुलना में परिमाण के दो आदेशों कम है। इस नव प्रस्तावित प्रणाली इसलिए उद्योग में आवेदन के लिए महान क्षमता रखती है। इधर, कार्यप्रणाली में प्रस्तुत किया है अपने पसंदीदा विलायक द्वारा solvated दो अलग ब्रश प्रत्येक के एक अमिश्रणीय बहुलक ब्रश प्रणाली का निर्माण करने के लिए। पी भ्रष्टाचार को कैसे प्रक्रियाOLY (एन -isopropylacrylamide) एक परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी (AFM) कोलाइडयन जांच से एक फ्लैट सतह और पाली (मिथाइल methacrylate) से (PNIPAM) (PMMA) में वर्णित है। PNIPAM acetophenone में पानी और PMMA में solvated है। घर्षण बल AFM के माप के माध्यम से, यह इस प्रणाली के लिए घर्षण वास्तव में acetophenone में solvated PMMA पर PMMA के मिश्रणीय प्रणाली की तुलना में परिमाण के दो आदेशों से कम है कि दिखाया गया है।

चित्रा 4 मिश्रणीय और अमिश्रणीय बहुलक ब्रश सिस्टम दोनों फिसलने पर प्रतिनिधि AFM के बल निशान से पता चलता है। घर्षण बल एफ सममित, मिश्रणीय सिस्टम के लिए एफ प्रतीक रपट स्थिर अवस्था में घर्षण बल द्वारा सामान्यीकृत है। इन प्रयोगों में सूजन ब्रश ऊंचाई PMMA के लिए 1010 एनएम और PNIPAM के लिए 532 एनएम था। बल निशान प्रोटोकॉल खंड में वर्णित प्रक्रिया का पालन करने के बाद कब्जा कर रहे हैं। 30 एन के एक सामान्य भार आवेदन करते समय इन प्रयोगों में सतह के आगे और पीछे 80 माइक्रोन / सेकंड की एक वेग वी के साथ ले जाया गया था। मिश्रणीय (बाएं पैनल) के लिए घर्षण बल और अमिश्रणीय (सही पैनल) ब्रश प्रणालियों में अंतर स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है। बाएं पैनल में स्थिर राज्य घर्षण बल राइट पैनल में स्थिर राज्य घर्षण बल से 90X अधिक है। अमिश्रणीय प्रणाली के लिए मापा घर्षण बल घर्षण बल मापा च की 0.5-2% आम तौर पर हैया मिश्रणीय प्रणाली। सटीक घर्षण कमी ग्राफ्टिंग घनत्व, polymerization के डिग्री, विलायक की राशि, और (कमजोर) सामान्य लोड और फिसलने वेग पर पर निर्भर करता है, यह परिमाण के दो आदेशों के आसपास हमेशा से रहा है। हम एक कारक 5 (400 माइक्रोन / सेक) से ऊपर वर्णित प्रणाली के लिए फिसलने वेग बढ़ाते हैं, घर्षण कमी 2% से कम हो जाती है। हम (300 एन) के एक कारक के 10 से सामान्य लोड बढ़ाने के लिए, घर्षण कमी 3% से कम हो जाती है। <img alt="चित्रा 1" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig1highres.jpg" /> चित्रा 1. सेटअप के योजनाबद्ध स्केच। बाएं पैनल में एक ही पॉलिमर सतह और colloid से grafted रहे हैं जहां मिश्रणीय प्रणाली को दिखाती है। ब्रश एक एक चरण तरल में solvated कर रहे हैं। सही पैनल के दो अलग अलग बहुलक ब्रश के अमिश्रणीय प्रणाली को दर्शाता है। प्रत्येक ब्रश अपने स्वयं के पसंदीदा तरल में solvated है। पारंपरिक मेंविपरीत ब्रश के पॉलिमर विलेयशील सिस्टम ओवरलैप। अमिश्रणीय प्रणाली के लिए, विपरीत ब्रश कि इस तरह के घर्षण interdigitate नहीं है और कम हो जाता है रपट के दौरान पहनते हैं। <img alt="चित्रा 2" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig2highres.jpg" width="700px" /> प्रोटोकॉल खंड में वर्णित के रूप में नमूना तैयार करने की प्रक्रिया की चित्रा 2. योजनाबद्ध स्केच। बाएं से दाएं सर्जक बयान और सतह शुरू की परमाणु हस्तांतरण कट्टरपंथी polymerization (एसआई ATRP) के माध्यम से ब्रश तैयारी की प्रक्रिया को दर्शाता है। पथ (ए) परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी जांच पर सोने कोलाइड से grafted सोने लेपित सिलिकॉन सतहों और (सी) ब्रश से grafted सिलिकॉन सतहों से grafted ब्रश, (बी) ब्रश का वर्णन है। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52285/52285fig2highres.jpg" target="_blank">अल देखने के लिए यहां क्लिक करें</a>इस आंकड़े के arger संस्करण। <img alt="चित्रा 3" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig3highres.jpg" /> PMMA (नीला) और PNIPAM (हरा) की चित्रा 3. FTIR स्पेक्ट्रा सिलिकॉन (मोटी लाइनों) और सोना (पतली लाइनें) पर ब्रश। डेटा Suppl से लिया गया है। चटाई। रेफरी की। 22. PMMA wavenumbers (सेमी - 1): 3,050-2,990 (सीएच खींच कंपन), 1730 सी = हे (डबल बंधन खींच कंपन), 1450 (सीएच 3 और 2 Ch विरूपण कंपन), 1,260-1,040 (COC एकल बंधन खींच कंपन ), 880-960 (COC एकल बंधन विरूपण कंपन)। 1730 सेमी - 1 सी = हे समूह की विशेषता खींच कंपन शिखर स्पष्ट है PNIPAM wavenumbers (सेमी -1): 3289 (एनएच सममित और असममित खींच कंपन), 3078, 2971, 2933, 2874 (असममित और सुडौल सीएच खींच। -CH में कंपन &lt;उप&gt; 2 -), 1635 (सी = हे खींच कंपन), 1535 (एमाइड द्वितीय), 1458 (सीएच असममित झुकने विरूपण), 1386 (सीएच सममित झुकने विरूपण), 1,366-1,170 (सीएन असममित खींच कंपन)। 1635 और 1535 सेमी - एमाइड समूह की विशेषता खींच कंपन चोटियों एक स्पष्ट कर रहे हैं। <img alt="चित्रा 4" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig4highres.jpg" width="700px" /> चित्रा 4. फ़िल्टर, औसत और मिश्रणीय (बाएं) और अमिश्रणीय (दाएं) सिस्टम रपट पर बल निशान smoothed (रेफरी से समायोजित। 22)। सतह 1 हर्ट्ज के स्कैन दर पर आगे और पीछे 40 माइक्रोन से ले जाया जाता है और 30 एन के सामान्य भार।

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Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

The methodology to perform friction force microscopy experiments for contacting brushes is presented: Two polymer brushes that are grafted from (a) substrates and (b) colloidal probes are slid to show that, by using two contacting immiscible brush systems, friction in sliding contacts is reduced compared to miscible brush systems.

पॉलिमर ब्रश का विरोध अमिश्रणीय की तैयारी और घर्षण बल माइक्रोस्कोपी माप,

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low ...

Research

JoVE Journal

Engineering

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