摩擦学

Scratch resistance and friction are core properties which define the tribological characteristics of materials. Attempts to optimize these quantities at solid surfaces are the subject of intense technological interest. The capability to modulate these surface properties while preserving both the bulk properties of the materials and a well-defined, constant chemical composition of the surface is particularly attractive. We report herein the use of a soft, flexible underlayer to control the scratch resistance of oxide surfaces.

葡萄酒可以有复杂的感官轮廓，而红葡萄酒中口感的一个重要特征是涩感，或者说是饮酒时感觉到的干燥感。对葡萄酒涩味或口感的评价通常是通过训练好的感官板来定性地进行的。本工作采用表面力仪( SFA )直接测量模型唾液和葡萄酒混合物的摩擦力，为了模拟舌/腭，采用粗糙化聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜作为滑动面。本研究采用定义良好的唾液和高丹宁浓度的葡萄酒模型溶液，专门研究了富含单宁/脯氨酸的蛋白质复合物对摩擦的影响。浊度随单宁浓度的增加而增加，随着单宁浓度的增加测得较高的摩擦力，也将浊度与摩擦力联系起来。更重要的是，较高的摩擦力与滑动面间唾液-葡萄酒复合物的数量直接相关，从低单宁( 0.2   g / L )到高单宁( 1   g / L )模型葡萄酒的摩擦力增加约50 %。这些测量表明，在模型舌/腭表面吸附富含单宁/脯氨酸的蛋白质复合物会降低润滑性，增加摩擦力，并应与涩感有关。

本工作旨在比较植物和乳蛋白的表面吸附和润滑性能。分别以乳清分离蛋白( WPI )和豌豆分离蛋白( PPI )为模式动植物蛋白，研究了不同蛋白浓度( 0.1 ~ 100 mg / mL )的热处理( 90 ° C / 60 min )和不热处理( 90 ° C / 60 min )对蛋白质含量的影响。在亲水性(金)和疏水性聚二甲基硅氧烷( PDMS )传感器上进行了石英晶体微天平与耗散监测( QCM-D )实验，并将后者用于模拟口腔表面。采用PDMS摩擦副进行软摩擦学除润湿性测量外，还进行了理化表征(尺寸、电荷、溶解度)和凝胶电泳。PPI的可溶性组分在PDMS表面的吸附程度显著增大，形成了比WPI更粘稠的薄膜，无论热处理。在PDMS表面引入黏蛋白涂层，导致后续膳食蛋白层的结合减少，PPI仍比WPI吸附更多。与WPI相比，如此大的PPI水合质量使其在较低的蛋白浓度(≤10 mg / m L )下具有优越的润滑性能。但在100 mg / m L时，WPI是比PPI更好的润滑剂，前者表现为弹流润滑的开始。热处理后润滑性能的提高归因于表观粘度的增加。本研究的基本观点揭示，豌豆蛋白在较高浓度时的润滑性比乳清蛋白差，会导致不愉快的口感，从而可能在设计可持续食品时为未来的替代策略提供参考。