کاشت یون هلیوم در پلی‌اتیلن و پلی‌استایرن به منظور بهبود آبدوستی سطوح

آبدوستی یکی از ویژگی‌های لازم برای مواد زیست‌سازگار است که آن‌ها را برای قرار‌گرفتن در محیط بدن مناسب می‌سازد. در این پژوهش تاثیر کاشت یون هلیوم (+he) در میزان بهبود آبدوستی سطح پلیمرهای پلی اتیلن و پلی استایرن مطالعه شد. باریکه هلیوم یک بار مثبت با جریانی حدود 10μa و انرژی kev 10 که توسط شتابدهنده ی دانشکده فیزیک دانشگاه تهران تولید شد، مورد استفاده قرار گرفت. نمونه ‌ها تحت دو زاویه ° 45 و ° 90 نسبت به سطح نمونه توسط باریکه بمباران شدند. نتایج تجربی نشان داد که تغییر زاویه تاثیر چشمگیری بر روی ویژگی های آبدوستی ندارد. کاشت یون با انباشت متغیر بین روشن ساخت که می توان در این بازه انباشت زاویه آبدوستی پلی‌اتیلن را تا 14 درجه و پلی‌استایرن را تا 16 درجه کاهش داد. تاثیر کاشت یون بر زبری سطح نیز مطالعه شد. زبری گزارش شده برای هر نمونه متوسط تقریبا 30 اندازه گیری است. مشخص گردید که نمونه‌های پلی اتیلن و پلی استایرن از این جهت رفتاری متضاد دارند. به طور متوسط در نمونه ‌های پلی اتیلن، nm 32 کاهش زبری، و در نمونه های پلی استایرن با nm 33 افزایش زبری مشاهده شد.

Research Paper: Implantation of Helium in Polyethylene and Polystyrene to Improve Wettability of Surfaces

Hydrophilicity is one of the essential properties of biocompatible materials to be placed in the body environment. In this research, improvement in hydrophilicity of the surfaces of polyethylene and polystyrene samples with implantation of helium ion was studied. A 10 µA helium ion beam with an energy of 10 keV delivered by the department of physics university of Tehran’s electrostatic accelerator was used. The samples were bombarded with a beam at two angles of 45° and 90° relative to the surface of the sample. No remarkable difference was observed in the hydrophilicity of the samples bombarded with the two mentioned above angles. Implantation was performed with various fluences in the range of . A variation of the fluence revealed that the contact angle may be reduced 14 and 16 degrees for polyethylene and polystyrene samples, respectively. The surface roughness of the samples was measured before and after ion implantation with an atomic force microscope (AFM). The reported roughness for each sample is the average of 30 measurements. It was observed that ion implantation has the opposite impact on the surface roughness of polyethylene and polystyrene. On average, the surface roughness of polyethylene samples decreased 32 nm, in contrast to the polystyrene roughness, which increased 33 nm.