Разработка и исследование наноструктурированных поверхностей полимеров для электроники и медицины

• Автор: Лямин, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Содержание

Глава 1. Анализ современного состояния в области плазменного

модифицирования поверхности полимеров

1.1. Классификация газовых разрядов для плазменного

модифицирования поверхности полимерных материалов

1.2. Плазмохимическос модифицирование

1.3. Ионнолучевое модифицирование.

1.4. Осаждение наноразмерных покрытий

1.5.1 ель и задачи работы.

Глава 2. Обоснование выбора методов исследования наноструктури

рованнмх поверхностей НСП и разработка математической модели оценки степени развития поверхности.
2.1. Выбор объектов исследования.
2.2. Метод формирование НСП и МНСП полимерных материалов
2.3. Разработка математической модели оценки степени развития
поверхности при е наноструктурировании.
2.4. Методы исследования параметров НСП и МНСП.
2.4.1. Электронная микроскопия.
2.4.2. Сканирующая зондовая микроскопия
2.4.3. Метод смачивания в физикохимических исследованиях
2.4.4. Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии
2.4.5. Методика определения пробивного напряжения
2.4.6. Измерение поверхностного потенциала.
2.4.7. Измерение величины адгезионной способности
2.4.8. Методика определения антимикробной активности.
2.4.9. Исследование адгезивности клеток
2.4 Выводы по главе 2
Глава 3. Процессы формирования наноструктурированных поверхностей полимеров и исследование свойств сформированных систем
3.1. Исследование рельефа поверхности методом АСМ
3.2. Исследование химического состава поверхности
3.2.1. Исследование химического состава НСП ПЭТФ
3.2.2. Исследование химического состава НСП ПТФЭ
3.3. Исследование энергетических характеристик НСП.
3.3.1. Исследование энергетических характеристик НСП ПЭГФ
3.3.2. Исследование энергетических характеристик НСП ТФЭ
3.4. Исследование заряда поверхности.
3.5. Антимикробная активность НСП
3.5.1. Антимикробная активность НСП ПЭТФ
3.5.2. Антимикробная активность НСП ПТФЭ
3.6. Выводы по главе 3.
Глава 4. Исследование модифицированных наноструктурированных
поверхностен полимерных материалов
4.1. Исследования влияния условий осаждения наиоразмерного
углеродного покрытия на параметры рельефа МНСП
4.1.1. Исследование рельефа поверхности МНСП ПЭТФ.
4.1.2. Исследование рельефа поверхности МНСП ПЭТФ ТМ
4.1.3. Исследование рельефа поверхности МНСГ ПТФЭ
4.2. Исследование изменения среднего диаметра пор при
формировании МНСП ПЭТФ ТМ.
4.3. Исследование химического состава поверхности МНСП.
4.3.1. Исследование химического состава МНСП ПЭТФ
4.3.2. Исследование химического состава МНСП ПТФЭ. КЮ
4.4. Исследование энергетических характеристик МНСП
4.4.1. Исследование энергетических характеристик МНСП
ПЭТФ
4.4.2. Исследование энергетических характеристик МНСП ПЭТФ ТМ
4.4.3. Исследование энергетических характеристик МНСП
4.5. Исследование заряда поверхности
4.6. Исследование электрофизических свойств модифицированных
наноструктурированных поверхностей
4.7. Исследование антимикробной активности МНСП.
4.7.1. Антимикробная активность II ПЭТФ
4.7.2. Антимикробная активность МНСП ПЭТФ ТМ
4.7.3. Антимикробная активность МНСП ПТФЭ.
4.8. Выводы по главе 4
Глава 5. Применение наноструктурированных поверхностей
материалов и технологии их получения в электронике и медицине
5.1. Повышение адгезионных характеристик поверхности
полимеров.
5.1.1. Наноструктурированные полимерные материалы как базовый материал для гибких печатных плат нового поколения
5.1.2. Наноструктурированные полимерные материалы в герметизации коксиальноволноводных переходов
5.1.3. Наноструктурирование полимерных материалов в технологии склеивания материалов.
5.2. Грибостойкость НСП и МНСП
5.3. МНСП ПЭТФ ТМ как материал для клеточных технологий
5.4. Выводы по главе 5
Заключение.
Список литературы


Интерес к этой области связан как с принципиально новыми фундаментальными научными проблемами и физическими явлениями, так и с перспективами создания на основе уже открытых явлений совершенно новых устройств и систем с широкими функциональными возможностями для опто и наноэлектроники, измерительной техники, информационных технологий нового поколения, средств связи, материаловедении, химии, физике, медицине и т. Принято считать, что, если при уменьшении объема какоголибо вещества по одной, двум или трем координатам до размеров нанометрового масштаба возникает новое качество или это качество возникает в композиции из таких объектов, то такое образования следует отнести к наиоматериалам, а технологии их получения и дальнейшую работу с ними к нанотехнологиям. Тонкие наноструктурированные слои представляют собой организованные наносистемы, в которых наноразмер проявляется только в одном измерении, а два других могут обладать микро или макроразмерами. Поэтому в данном случае удобнее использовать понятие наноструктурированная поверхность НСП. Управляя параметрами в диапазоне 2 г 0 нм и формой НСП, можно придавать материалам совершенно новые функциональные характеристики, резко отличающиеся от характеристик массивных материалов, в то же время, не изменяя саму основу, что позволяет использовать такие материалы в различных областях науки и техники, в частности, в электронике, электронной технике, медицине, биотехнологии и экологии. Одним из двух базовых подходов для управления свойствами поверхности за счет формирования наноструктур является наноструктурирование поверхности непосредственно из атомов и молекул самой поверхности материала в т. МНСП за счет осаждения наноразмерных 2 4 0 нм пленок различного состава и структуры на сформированную ранее наиоструктурированную поверхностей рис. При этом с целью экономической целесообразности и технологичности производства коммерчески выгодного продукта, создание ИСП полимерных материалов и их последующую модификацию необходимо осуществляться аналогичными методами. Рис. Химическая обработка, основанная на погружении в раствор полимерной подложки. Данный способ является обычно неэффективным слабые граничные слои часто быстро восстанавливаются, т. Обработка электронным пучком, основанная на способности электронов инициировать изменение молекулярной структуры обрабатываемых материалов разрушение или сшивание связей между молекулами поверхности. Одним из основных недостатков данного способа является малая воспроизводимость результатов при управлении свойствами наносимых покрытий i i, т. Лазерная обработка, основанная на термохимических и термофизических механизмах изменения свойств материалов, в т. Вакуумная плазменная обработка, основанная на воздействии компонентов газоразрядной плазмы на поверхность твердого тела. Компонентами плазмы могут быть ионы, электроны, возбужденные электрически нейтральные частицы, радикалы, обладающие высокой химической активностью, а также фотоны и реакционноактивные фрагменты молекул 6, 7. В настоящее время известно множество разновидностей газового разряда в диапазоне энергий частиц плазмы от до 3 эВ. На рис. Помимо энергетической цены образования одного иона в разряде е и энергетической эффективности разряда р0р в таблице приведены энергетическая цена массопереноса одного газообразного атома в возбужденном состоянии е0п и одного атома, распыленного с твердотельной мишени Боз. На сегодняшний день в России и за рубежом существует промышленное оборудование, в котором используются практически все перечисленные выше типы разрядов 6. По для эффективной обработки поверхности полимеров возможно использование далеко не всех типов разрядов. Сечение ионизацж аргона. Разряд с оецпплир. Разряд с замкн. Дуговой разряд с хоп. Самостплазм. I ГУЛЮЯ. Рис. ЭЦР разряд на электронноциклотронном резонансе. Другой классификацией типов газовых разрядов является разделение их на плазмохимические и ионнохимические ионноплазмеиные методы. Технология плазмохимической обработки использует в основном газоразрядную плазму низкого вакуума для разложения реакционного газа на активные частицы радикалы, возбужденные молекулы, ионы,. Плазмохимические реакции происходят как в объеме реактора, гак и на поверхности подложки. При этом все плазмохимические методы отличаются крайне низкой ионной составляющей плазмы обычно не более .