Επεξεργασία επιφανειών με πλάσμα λιπαρών οξέων
Loading...
Date
2024-10-11
Authors
Αγγελίδης, Παναγιώτης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η τεχνολογία πλάσματος είναι ένα καινοτόμο πεδίο που έχει αναδειχθεί τα τελευταία χρόνια ως εργαλείο για την επεξεργασία και τροποποίηση επιφανειών διαφόρων υλικών. Το πλάσμα αποτελεί την τέταρτη κατάσταση της ύλης και συνίσταται από ιόντα, ηλεκτρόνια και ουδέτερα άτομα, και δημιουργείται συνήθως μέσω ηλεκτρικής ενέργειας που εφαρμόζεται σε αέρια, με αποτέλεσμα τη διάσπασή τους σε ενεργά σωματίδια. Οι διεργασίες πλάσματος προσφέρουν μια αποτελεσματική και φιλική προς το περιβάλλον μέθοδο τροποποίησης επιφανειών, χωρίς τη χρήση επιβλαβών χημικών ουσιών.
Η χρήση λιπαρών οξέων στο πλαίσιο της τεχνολογίας πλάσματος έχει αποκτήσει ιδιαίτερη προσοχή, καθώς τα λιπαρά οξέα έχουν διακεκριμένες ιδιότητες που μπορούν να τροποποιήσουν τις επιφάνειες υλικών με τρόπους που δεν είναι εφικτοί με παραδοσιακές μεθόδους. Δύο κοινά λιπαρά οξέα που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πλάσματος είναι το βουτυρικό οξύ και το ελαιόλαδο. Η επιστρωμένη με πλάσμα λιπαρών οξέων επιφάνεια αποδεικνύεται ότι έχει βελτιωμένες ιδιότητες σε σύγκριση με τις ακατέργαστες επιφάνειες. Όταν το ελαιόλαδο και το βουτυρικό οξύ εισάγονται σε ένα πλάσμα, οι διάφοροι παράγοντες, όπως η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου, επηρεάζουν τη διαδικασία διάσπασης και την παραγωγή ενεργών ριζών. Αυτές οι ενεργές ρίζες αλληλεπιδρούν με την επιφάνεια του υπόστρωματος (π.χ., μέταλλο, πλαστικό, γυαλί) και προκαλούν χημικές αλλαγές, που οδηγούν σε τροποποιήσεις.
Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται εναπόθεση φιλμ με πρόδρομες ενώσεις το βουτυρικό οξύ και το ελαιόλαδο μέσω χημικής εναπόθεσης ενισχυμένης με πλάσμα υπό ατμοσφαιρική πίεση (AP – PECVD), με τη χρήση αντιδραστήρα τύπου τζετ. Τα υποστρώματα που υπόκεινται σε τροποποίηση είναι από γυαλί, πολυστυρένιο, χαρτί κραφτ, γυαλί και πολυεστέρας με σκοπό την εξέταση της μεταβολής της διαβρεξιμότητας των επιφανειών με μεταβολή των διαφόρων παραμέτρων της διεργασίας. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε η μεταβολή της παροχής του αερίου, που στη συγκεκριμένη εργασία ήταν το αργό (Ar), η εφαρμοζόμενη τάση, το διάκενο που υπάρχει μεταξύ υποστρώματος και χώρου διάχυσης του αντιδραστήρα πλάσματος, καθώς και η διάρκεια τις εναπόθεσης.
Προκειμένου να εξαχθούν τα απαραίτητα αποτελέσματα, γίνεται μέτρηση της γωνίας διαβροχής των επιφανειών, για τη μελέτη τις συμπεριφοράς του εναποτιθέμενου φιλμ, όταν έρχεται σε επαφή με το νερό. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στις επιφάνειες, έπειτα από τη διαδικασία εναπόθεσης με βουτυρικό οξύ, οι γωνίες παραμένουν σχεδόν στο ίδιο εύρος με ή και να μειώνονται από τις ακατέργαστες επιφάνειες στην περίπτωση του γυαλιού, ενώ στο πολυστυρένιο η συμπεριφορά του από υδρόφοβη μετατράπηκε σε υδρόφιλη και σε αρκετές περιπτώσεις υπερυδρόφιλη. Μετά από εναπόθεση με ελαιόλαδο, ωστόσο, παρόλο που στις περισσότερες περιπτώσεις τα αποτελέσματα ήταν παρόμοια, υδρόφοβη επιφάνεια επιτεύχθηκε σε συνθήκες 2 slm Ar, διάκενο 9 mm και ισχύ 30 W και με διάρκεια εναπόθεσης στα 4 min. Κατά τα άλλα, οι τελικές γωνίες διαβροχής δε φαίνεται να επηρεάζονται σημαντικά από τις παραμέτρους που επιλέχθηκαν να μεταβληθούν με μικρές αποκλίσεις που δεν άλλαζαν την υδρόφιλη συμπεριφορά της επιφάνειας. Γενικά, παρατηρήθηκε ότι με επιβολή ισχύος στα 30 W, είτε στα 2 slm είτε στα 4 slm Ar, με διάκενο 9 mm για 4 min διάρκεια εναπόθεσης, οι γωνίες διαβροχής των δειγμάτων αυξάνονται, προσεγγίζοντας την υδρόφοβη συμπεριφορά.
Description
Keywords
Πλάσμα, Επεξεργασία επιφανειών, Υπόστρωμα, Λιπαρό οξύ, Γυαλί, Βουτυρικό οξύ, Ελαιόλαδο, Αντιδραστήρας dbd, Αντιδραστήρας Τζετ, Εναπόθεση υμενίων, Πολυεστέρας, Πολυστυρένιο, Χαρτί κραφτ