Поверхностные слои стеклообразных полимеров : зондирование частицами золей металлов и конструирование "двумерных" нанокомпозитов

• Автор: Карцева, Мария Евгеньевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литерату ры

1.1. Особенности стеклования поверхностных слоев полимеров

1.1.1. Факторы, влияющие на температуру стеклования тонких пленок и поверхностных слоев полимеров 7 методы ее определения

1.1.2. Влияние молекулярной массы на температуру стеклования поверхности полимеров

1.1.3. Полуэмпирическис и теоретические модели для описания состояния макромолекул в тонких пленках и на межфазных границах

1.1.4. Особенности стеклования смесей полимеров

1.1.5. Деформирование поверхностных слоев стеклообразных полимеров под действием многократного сканирования с помощью АСМ

1.2. Двумерные нанокомпозиты полимерметалл Глава 2. Методическая часть

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования
2.3. Приготовление образцов
Глава 3. Результаты и их обсуждение
3.1. Исследование структуры и свойств поверхностного слоя
полистирола на наноуровне
3.1.1. Разработка метода зондирования поверхности стеклообразного полимера наночастицами
3.1.2. Влияние степени неравновесности образца полимера на шероховатость его поверхности
3.1.3. Температурновременные условия погружения
наночастиц
3.1.4. Влияние молекулярной массы
3.1.5. Разработка и реализация способа ретуширования Г стеклообразных полимеров
3.1.6. Релаксация рельефа, индуцированного АСМсканированием поверхности смесей полимеров
3.2. Конструирование нанокомпозитов полимерметалл
3.2.1. Адсорбция наночастиц металла на поверхности
полимера
3.2.2. Стабилизация монослоя наночастиц в поверхностном слое полимера
3.2.3. Эксперименты по доращиванию наночастиц металла, закрепленных на полимерной подложке
3.2.4. Исследование каталитической активности
системы полистиролнаночастицы пла гины
Общие выводы
Благодарности
Список литературы


Наблюдаемый эффект объясняется наличием в поверхностном слое избыточного свободного объема вследствие таких эффектов как сегрегация концевых групп 14, стесненная геометрия 5, частичное разрушение сетки зацеплений 6 и т. Анализ литературных данных показывает, что весь спектр методических подходов, направленных на изучение структуры и свойств поверхностных слоев полимеров, можно разделить на две тесно взаимосвязанные группы. Это, вопервых, изучение ультрагонких пленок полимеров как свободных, так и сформированных на твердой подложке 7. Вовторых это методы непосредственного зондирования поверхности 14, . Остановимся более подробно на результатах, полученных с использованием каждой из этих двух групп методов. Эллипсометрия является одним из наиболее информативных методов изучения свой ств улыпратопких пленок полимеров на подложке. В работе 7 методом эллипсометрии исследована зависимость Т тонких пленок полиметилметакрилата ПММА от их толщины сГ. Авторы использовали два типа подложек оксид кремния и напыленное на кремниевую пластинку золото. В случае подложки из золота пленок 1ММА понижалась с уменьшением их толщины. Однако Т пленок на оксиде кремния, наоборот, несколько увеличивалась с уменьшением толщины. По мнению авторов 7, водородные связи между пленкой полимера и оксидом кремния ограничивают подвижность цепей вблизи межфазной границы и этот эффект перевешивает вклад от свободной поверхности. В другой своей работе Кедди с сотр. Вид полученной зависимости совпал с результатами измерений для ПММА на золоте см. При толщине пленки 0 нм зависимость выходит на насыщение, а наиболее заметные изменения температуры стеклования наблюдаются при толщинах менее нм. Максимальное понижение температуры стеклования составляло С. Была предложена модель она подробно описана в разделе 1. При этом, чем тоньше пленка, тем больше влияние этого слоя и тем ниже температура стеклования пленки в целом. Получена хорошая сходимость экспериментальных данных и модельной кривой. Для изучения подвижности макромолекул в тонких пленках широко используются также различные спектроскопические методы, такие как рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия РФЭС 1,2, ИКсиектроскоиия с фурьепрсобразованием 9, динамическая массспектрометрия вторичных ионов 4 и др. Жанг с сотр. ИКспектроскопии с фурьепреобразованием получили аналогичную представленной на рис. Измерения проводили на тонких нолиэтилентерефталатных пленках на стеклянной подложке, покрытой золотом. Рис. Температура стеклования тонких пленок полистирола на кремниевой подложке с гидрированной поверхностью в зависимости от толщины пленки МПС, гмоль О 0 ООО, А 0 0, ф 2 0 0 8. Тъ составило С. Для аппроксимации экспериментальных данных в работе также использована модель Кедди 7, 8, позволившая получить хорошую сходимость экспериментальных данных и модельной кривой. Температуру стеклования пленок определяют также с использованием высокоэнсргетичсских излучений методы отражения или малоуглового рассеяния нейтронов, рентгеновского отражения. Интересной представляется работа Си с сотр. ЛенгмюраБлоджетг ПЛБ. Измерения проводили методами рентгеновского отражения и эллипсомстрии. Установлено, что Т пленок, полученных центрифугированием, понижалась с уменьшением их толщины. В то же время температура стеклования ПЛБ практически не зависела от толщины т. Наблюдаемый эффект авторы работы относят на счет структурных особенностей ПЛБ. Отжиг ПЛБ при температуре выше объемного значения Т приводит к разрушению их структуры и, как следствие, к зависимости Тс1, характерной для пленок этого полимера, полученных центрифугированием. Уоллас с сотр. Из полученных данных определяли температуру стеклования пленок. Оказалось, что она превышает объемную температуру стеклования, и при этом для пленок толщиной менее нм Д7б составляет не менее С. Для больших толщин коэффициент расширения пленки приближается к объемному, так же как и Такое повышение температуры стеклования авторы объясняют взаимодействием между поверхностью субстрата и полимером. Повидимому, молекулы ПС притягиваются к гидрированной поверхности кремния, создавая вблизи нее слой с повышенной плотностью и пониженной подвижностью.