Damage of the hard coating on the soft polyurethane substrate under the uniaxial deformation
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2018-4-60-66Keywords:
эластомер, жесткое покрытие, деформация, elastomer, hard coating, deformationAbstract
One of the ways of improving surface characteristics of a polymeric material is plasma treatment. However, deformation of the elastic substrate can lead to undesirable damage of the created coating. In this work, the effect of uniaxial loading (amplitude of deformation – 40%) on the surface of soft polyurethane treated with plasma immersion ion implantation of nitrogen (energy – 1 or 3 keV) was investigated. As the result of plasma treatment, a hard wrinkled nanolayer was formed on the surface; its thickness (22 or 40 nm) and the elastic modulus (150 or 300 MPa) depend on the energy of ions. Samples were loaded with short-term or long-term cyclic deformation. In the first case, after 10 uniaxial loading cycles, a grid of short cracks was observed on the material with the thin coating; extended cracks were found in the second material. Folds are also appear on the surfaces – the result of compression of the material in the transverse direction. The depth of cracks after a short-term load was comparable with the thickness of the coating. An increase of the number of loading cycles resulted in the crack propagation deeper into the material by an order of magnitude greater than the thickness of the layer. In the material with a thicker and stiffer layer, the crack edges cut the soft polymer in the cracks that squeezes to the surface. It seems that, despite the positive effects of similar coatings widely presented in the literature, the actual working conditions of such materials may have negative effect on the product itself and on the environment.References
Hauert R., Thorwarth K., Thorwarth G. An over-view on diamond-like carbon coatings in medical applications // Surface Coatings and Technology. 2013. Vol. 233. P. 119–130. DOI: 10.1016 / j.surfcoat.2013.04.015
Alekhin A.P., Boleiko G.M., Gudkova S.A., Mar-keev A.M., Sigarev A.A., Toknova V.F., Kirilenko A.G., Lapshin R.V., Kozlov E.N., Tetyukhin D.V. Synthesis of biocompatible surfaces by nanotech-nology methods // Nanotechnologies in Russia. 2010. Vol. 5. P. 696–708. DOI: 10.1134 / S1995078010090144
Kondyurina I., Nechitailo G.S., Svistkov A.L., Kondyurin A., Bilek M. Urinary catheter with pol-yurethane coating modified by ion implantation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Re-search B. 2015. Vol. 342. P. 39–46. DOI: 10.1016 / j.nimb.2014.09.011
Kondyurin A., Bilek M.M.M. Ion beam treat-ment of Polymers, second ed., Elsevier, 2014.
Tsougeni K., Tserepi A., Boulousis G., Constan-toudis V., Gogolides E. Control of nanotexture and wetting properties of polydimethylsiloxane from very hydrophobic to super-hydrophobic by plasma processing // Plasma Processes and Poly-mers. 2007. Vol. 4. P. 398–405. DOI: 10.1002 / ppap.200600185
Morozov I.A., Mamaev A.S., Osorgina I.V., Lem-kina L.M., Korobov V.P., Belyaev A.Yu., Porozova S.E., Sherban M.G. Structural-mechanical and an-tibacterial properties of a soft elastic polyurethane surface after plasma immersion N2+ implantation // Material Science and Engineering C. 2016. Vol. 62. DOI: 242–248, 0.1016/j.msec.2016.01.062
Beliaev A., Svistkov A., Iziumov R., Osorgina I., Kondyurin A., Bilek M., McKenzie D. Modelling of the mechanical behavior of a polyurethane finger interphalangeal joint endoprosthesis after surface modification by ion implantation // IOP Conf. Se-ries: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 123. Article ID 012001. DOI: 10.1088/1757-899X/123/1/012001
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.