Формирование пор трековых мембран в полимерах, облученных высокоэнергетичными частицами

• Автор: Виленский, Александр Исаакович
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 258 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение.

2. Треки высокоэнергетичных частиц в полимерах литературный

обзор

2.1 Взаимодействие высокоэнергетичных ионов с полимерами

2.2 Сенсибилизация латентных треков в полимерах

2.3. Травление латентных треков и их структура

2.4. Функционально группы на поверхности пор трековых мембран

2.5. Набухание треков тяжелых ускоренных ионов в травящем

растворе

2.6. Заключение и постановка задач исследований.

3. Объекты и методы исследований
3.1. Полимеры.
3.2. Облучение высокоэнергетичныхми частицами.
3.3. Сенсибилизация треков в полимерах
3.4. Травление облученных полимеров.
3.5. Методы исследования облученных полимеров и продуктов
травления.
Хроматографический анализ.
УФ, ИК и КРС спектроскопия.
Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.
Атомно силовая микроскопия.
Адсорбционные методы
Порометрические методы
4. Структура и физикохимические свойства полимеров,
облученных высокоэнергетичными частицами
4.1. Радиационнохимические и структурные изменения в
полимерах.
4.2. Функциональные группы на поверхности ПЭТФ, облученного
высокоэнергетичными частицами, и на поверхности пор трековых мембран
4.3. Молекулярномассовые характеристики полимеров
4.4 Выводы к главе 4
5. Структура и физикохимические свойства латентных треков
высокоэнергетичных частиц в полимерах.
5.1. Исследование треков методом послойного травления.
5.2. Продукты радиолиза сердцевины латентного трека.
5.3. Продукты радиолиза оболочки латентного трека.
5.4. Микрогель оболочки трека.
5.5. Морфология поверхности облученных диэлектриков.
5.6. Выводы к главе 5.
6. Сенсибилизация треков высокоэнергетичных частиц в
полимерах.
УФсенсибилизация
Сенсибилизация у облучением.
Термосенсибилизация.
Выводы к главе 6.
Особенности травления латентных треков и формирования системы пор полимерных трековых мембран
Кинетика травления
Механизм травления латентных треков в полимерных пленках
ПЭТФ.
Структура гельслоя на поверхности пор трековых мембран из
полиэтилентерефталата
Особенности травления полиимида
Выводы к главе 8.
Отжиг облученного полимера ПЭТФ и его травление
Адсорбционные свойства систем треков и пор.
Адсорбция красителей на треках.
Адсорбция белков и красителей на поверхности пор
ультрафильтрационных трековых мембранах
Заключение.
Основные выводы
Литература


В результате формируется цилиндрическая область с разрушениями радиусом в несколько нм. В настоящее время не существует единой теории для описания формирования J1T в полимерах. Известны, главным образом, три вышеупомянутые феноменологические модели. Согласно представлениям, изложенным в работах [,,], механизм "ионного взрывного клина" заключается в том, что прохождение тяжелой ионизирующей частицы приводит к образованию вдоль ее траектории узкой области, электростатически нестабильной зоны, в которой положительно заряженные атомы переходят в невозбужденную часть полимера за счет кулоновского отталкивания. Модель "ионного взрывного клина" правильно описывает наблюдаемые закономерности для материалов, регистрирующих треки, и объясняет отсутствие треков в металлах и многих полупроводниках. Однако идеи разделения зарядов, положенные в основу этой модели, считаются ошибочными : квазинейтральность может быть нарушена лишь на границах облучаемого вещества ( в местах входа и выхода иона ) [- ]. Поэтому модель "ионного взрывного клина" в настоящее время используется только при объяснении явлений, связанных с распыленим веществ с облучаемых ионами поверхностей [- ]. Модель "теплового электронного пика" привлекается для объяснения формирования ЛТ в диэлектриках, в тонких пленках германия, кремния. Этот механизм работает в том случае, когда не происходит выноса из трека энергии электронного возбуждения, в результате чего возможен нагрев области трека до температуры выше температуры плавления [ ,,-1]. То - начальная температура решетки; с - теплоемкость вещества, с! О - коэффициент, связанный с теплопроводностью ( 5 ) вещества соотношением 0= 5/сс1 [3, 1]. Кельвина. Возникновение ударной волны может быть представлено различными способами. Мгновенный нагрев вещества в ограниченной области трека вызывает скачек давления и, как следствие - распространение ударной волны. Согласно представлениям, изложенными в работе [], формирование трека включает несколько стадий. В результате образуется первичный трек. На следующей, физико-химической, стадии радиационных превращений происходит перенос энергии на другие степени свободы и быстрые химические реакции. Далее следует химическая стадия, в которой ионы и свободные радикалы взаимодействуют друг с другом и другими атомами, например с атомами водорода, образуя конечные продукты облучения [,,1-5]. В твердом диэлектрике эта стадия заканчивается образованием латентного трека. В образцах ПЭТФ и ПК, облученных тяжелыми ионами, обнаружены в инфракрасной области спектра полосы , см’1, характерные для соединений с тройными связями[,2 ], а также полосы см*1 ( для ПЭТФ ), , и см'1 ( для ПК ), характерные для соединений с двойными связями. Полосу см'1 авторы работы [3] связывают с формированием за счет водородных связей комплекса между продуктами радиолиза ( алкинами ) и кислородом полимера ( ПЭТФ, ПК ), а возрастание интенсивности полос в области - см’1 относят к окислению этих полимеров. После облучения ПИ обнаружена широкая полоса см'1, которую связывают с наложением полос от изоционатов ( С-Ы=С=0, - см*1) и ционатов ( С-О-О^Ы, - см'1) [2-6 ]. В газообразных продуктах, образующихся во время облучения полимеров ( ПИ, РЭТФ, ПК ) ионами Кг и Ag ( 0 МэВ и 0 МэВ соответственно ), идентифицированы С2 Н2, СО, С, углеводороды СхН2х-у ( где х от 1 до 6, у от 1 до 3 ) с молекулярной массой до [4,6]. Обнаружено уменьшение газовыделения с увеличением флюенса облучения, что вероятно связано с более плотной сшивкой в результате перекрытия треков. Причем максимальное газовыделение происходит из области трека с диаметром -6 нм [6]. Авторы [4-6] также отмечают, что состав этих продуктов близок к составу при пиролитическом разложении данных полимеров. Механизм разрушения ПЭТФ в результате облучения тяжелыми ионами может быть изображен следующей схемой, приведенной на (рис 2. Авторы этой схемы отмечают, что механизм процесса, представленного на рис. Соответственно, процесс разрушения ПИ и ПК может быть описан схемой, представленной на рис.