Upload
alyn
View
63
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Plazmová nanomodifikace povrchu materiálů. Prof. RNDr. Mirko Černák, CSc. Plazmová nanomodifikace povrchu materiálů. V současné době neexistuje žádná všeobecně uznávaná definice nanotechnologie. Existuje mnoho definic, které se více nebo méně liší - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Plazmová nanomodifikace povrchu materiálů
Prof. RNDr. Mirko Černák, CSc.
Plazmová nanomodifikace povrchu materiálů
• V současné době neexistuje žádná všeobecně uznávaná definice nanotechnologie. Existuje mnoho definic, které se více nebo méně liší
• Nanotechnologie však není nová vědecká disciplína• V americkém programu “Národní nanotechnologická iniciativa
(NNI)” (ve znění z března 2004) je použita tato definice:
Nanotechnologie je výzkum a technologický vývoj na atomové, molekulární nebo makromolekulární úrovni, v rozměrové škále přibližně 1–100 nm. Je to též vytváření a používání struktur, zařízení a systémů, které mají v důsledku svých malých nebo intermediárních rozměrů nové vlastnosti a funkce. Je to rovněž dovednost manipulovat s objekty na atomové úrovni.
Plazmová nanomodifikace povrchu materiálů
• Pojem „nanotechnologie“ se obvykle používá jako společný pojem, který zahrnuje různé obory nanovědy a nanotechnologie
• Jedná se o interdisciplinární a průřezovou technologii
• Oblast nanomateriálů je zaměřena na zkoumání a vývoj nových druhů materiálových systémů, jejichž podstatné vlastnosti vyplývají z rozměrů jejich složek v nanometrech
Plazmové nanotechnologie
• Proč „plazmová nanotechnologie“?• Plazma lze s výhodou použít např.:– na přípravu nanoprášku, fullerenů, nanotrubek,
nanovláken, …
Plazmové nanotechnologie
• Při vhodně zvolených podmínkách je možné při interakci nerovnovážného plazmatu s povrchem dosáhnout žádané změny vlastností povrchu ve vrstvě o hloubce řádově 10 nm, při čemž se však prakticky nezmění objemové vlastnosti materiálu
Plazmová nanomodifikace povrchu polymerních materiálů
• Důvody:– polymerní povrchy jsou obvykle „složitější“– v důsledku jejich citlivosti na vysokou teplotu je jejich plazmová
úprava komplikovanější– až 70% výrobků z polymerních materiálů se povrchově upravuje – povrchová úprava polymerních materiálů plazmatem má v
průmyslu mnoho aplikací
Struktura polymerních materiálů
• Dlouhé lineární molekuly někdy navzájem propojené, tj. zesíťované kovalentními vazbami (např. termosety)
• Zesíťování (cross-linking)
Interakce plazmatu s povrchem polymerních materiálů
Interakce plazmatu s povrchem polymerních materiálů
Čištění/leptání
• Povrch polymerních materiálů je pokrytý zoxidovanou vrstvou nízkomolekulárního polymeru, který vzniká např. při extruzi a zmenšuje adhezi k následné povrchové úpravě
• „Photoresist ashing“ – odleptání fotorezistu
Aktivace/funkcionalizace povrchu polymeru
• definice aktivace:– vytváření volných radikálů na povrchu polymeru
fyzikálním účinkem chemicky inertního plazmatu– následně po vystavení chemicky reaktivní plynné
atmosféře nastává funkcionalizace – problém „Plasma ZOO“
Aktivace/funkcionalizace povrchu polymeru
• definice funkcionalizace:– vytváření chemicky odlišných povrchových skupin
účinkem chemicky aktivního plazmatu (obvykle hydrofilizace povrchu polymeru)
• významný problém stárnutí hydrofilní funkcionalizace (hydrophobic recovery)
Roubování (grafting)
Depozice nanovrstev plazmovou polymerizací
Příklady zajímavých moderních procesů
• Samočistící povrchy: Lotus efekt– objevil a vysvětlil
Wilhelm Barthlott, Bonn Institute of Botany v r. 1990
– „trik“ - superhydrofobní povrch (hydrofobní a drsný povrch)
– 3 příklady
Příklady zajímavých moderních procesů
• Imobilizace nanoprášku na povrch plazmově aktivovaných polymerních vláken– nanočástice Ag – antimikrobiální účinky– nanočástice TiO2 – samočistící účinky
– nanočástice oxidů železa - magnetické textilie
Příklady zajímavých moderních procesů
• Vlákna netkané textilie funkcionalizované v DCSBS a následně pokryté vrstvou nanočástic TiO2 z vodné suspenze (fotky před a po praní)
• mechanismus pevné imobilizace nanočástic není znám
• J.J.Roth:„Vývoj zdrojů plazmatu pracujících za atmosférického tlaku s cílem nahradit drahé aplikace plazmatu za nízkých tlaků je současným trendem v průmyslových aplikacích plazmatu.“
• Díky výsledkům výzkumu v oblasti fyziky elektrických výbojů je možné diskutované plazmové nanomodifikace povrchů realizovat průmyslově za atmosférického tlaku při nízkých cenách a krátkých expozičních časech (řádově 0,1 s)
• Kolektiv na Ústavu fyzikální elektroniky patří mezi vedoucí pracoviště v oblasti in-line průmyslových plazmových nanomodifikací povrchů
• V návaznosti na téměř 30-roční tradici výzkumu v oblasti plazmových povrchových úprav na ÚFE (Prof. Truneček, Prof. Kapička a Prof. Janča) bude hlavním cílem připravovaného Regionálního VaV centra pro nízkonákladové plazmové a nanotechnologické povrchové úpravy především VaV in-line průmyslových aplikací těchto technologií
Děkuji za pozornost!