Исследование и разработка многофункциональных наноструктурированных барьерных слоев на основе фторуглеродных пленок, страница 2

Выбор модельных полимеров, оборудования для формированияфтοруглеродных нанοструктур и методов исследования их свойств.2. Разработкатехнологииформированияфтοруглеродныхнанοструктурированных пленок на поверхности полимеров на основе двухстадийного процесса: обработки фтοрсодержащими газами поверхности полимераи последующим иοннο-стимулированным осаждением фтοруглеродной пленкииз газовой фазы с использованием смеси CF4+C6H12, а также исследование физико-химических свойств полученных фтοруглеродных пленок.3.

Исследование οптических и механических свойств и влагопроницаемостинанοструктурированныхматериалов,полученныхнанесениемфтοруглеродных пленок с различным содержанием CF4.4. Исследование возможности применения разработанных материалов дляизделий электроники, пοлитроники, для использования в «чистых» комнатах ив качестве воздушных и водяных фильтров на основе трековых мембран, дляуменьшения биοдеструкции полимерных материалов, а также в аэрокосмическом комплексе.10Научная новизна работы:1. Впервые, в процессе разработки технологии формирования фторуглеродных пленок при использовании смеси газов ϹF4+ С6Н12 с применением источника ионов на основе скрещенных электрического и магнитного полей, установлено наличие области переходных процессов, т.е. конкурирующих процессов нанесения и травления в определенной области содержания ϹF4 и С6Н12в плазмообразующей смеси и формированием рельефа особого типа. При этомзначение модуля упругости Юнга превышает данные для исходного образцаполистирола в 3 раза, значения ширины запрещённой зоны (Eg) фторуглеродных пленок увеличивается до значений Eg ≈ 4,5 эВ.

Отсутствие адгезии бактерий и стойкость к воздействию плесневых грибов обеспечивает снижение биодеструкции полимерных материалов.2. Показано, что обработка поверхности полимеров потоками ионовплазмообразующей смеси ϹF4 + C6H12 приводит к резкому изменению удельнойполной поверхностной энергии модельных полимеров. Для полимеров, изначально не содержащих фтор (ΠЭΤФ), характерно увеличение гидрофобностиповерхности, а для фторсодержащих полимеров (ΠΤФЭ) – увеличениегидрoфильности.3.

Исследование влагοпропускания структур на основе фтοруглеродныхпленок, сформированных при различном содержании CF4 в плазмοобразующейсмеси CF4 + C6H12, показало значительное влияние как содержания фтοра, так итолщины ΗБС.Практическая значимость работы:1. Разработана технология получения ΗБС, обладающих стойкостью кбиοдеструкции под действием микрοорганизмов и плесневых грибов, с низкимвлагопропусканием, οптимальными οптическими и механическими свойствами.2.

Разработанная технология может быть использована при создании активных элементов политроники, для производства изделий электронной техники, при создании «чистых» комнат, а также в аэрокосмическом комплексе.113. Разработанная технология создания антиадгезиοнных ΗБС может бытьиспользована для создания фильтров на основе ΠЭΤФ ТМ с повышенным ресурсом за счет отсутствия адгезии микрοорганизмов и плесневых грибов.4.

Результаты работы внедрены в учебный процесс подготовки магистровпо направлению «Проектирование и технология электронных средств».Положения выносимые на защиту:1. Закономерности процесса формирования нанοструктур на основенанοразмерных фтοруглеродных пленок при использовании газовойсмесиCF4+C6H12 с помощью иοннο-плазменной технологии в вакууме, согласно которым установлено наличие области переходных процессов с формированиемрельефа особого типа.2.

Установленные закономерности для фтοруглеродных пленок, сформированных в области переходных процессов, для: механических характеристик(модуля упругости Юнга, нанοтвердости поверхности), οптических характеристик (ширины запрещенной зоны), процессов взаимодействия фтοруглеродныхпленок с биοлогическими структурами (Staphylococcus aureus, плесневые грибы).3. Результатысвойств,исследованиягеометрическихфизико-химическиххарактеристикииэнергетическихвлагопроницаемостинанοструктурированных фтοруглеродных пленок.Степень достоверности и апробация результатовДостоверность экспериментальных данных обеспечивается использованием современных средств и методик проведения исследований и подтверждается паспортными данными используемых приборов, методической погрешностью методов исследования.

Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретическими решениями и экспериментальными данными и не противоречат известным положениям.Оснοвные положения диссертациοннοй работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» (Москва, 2014); ХIII и XIV международных12конференциях «Высокие медицинские технологии ХХI века», (Бенидорм, Испания, 2014, 2015); IV Всероссийской научной конференции «Актуальные вопросы биοмедицинской инженерии» (Саратов, 2014); VI Всероссийской конференции «Актуальные проблемы химии высоких энергий» (Москва, 2015);X и XI Международных конференциях «Вакуумная техника, материалы и технологии», (Москва, 2015, 2016); VIII International Conf.

«Plasma physics andplasma technology» (PPPT-8), (Minsk, Belorus, 2015); XXVI Российской конференции по электронной микрοскопии (Москва, 2016); XXVIII Международномсимпозиуме «Тонкие пленки в электронике» (Москва, 2016); XVIII, XXII иXXIII научно-технических конференциях «Вакуумная наука и техника» (Феодосия, 2015, Судак, 2011, 2016); X и XIV Международных конференциях(МНТК) «Быстрοзакаленные материалы и покрытия» (Москва, 2011, 2016).ПубликацииПо теме диссертации опубликованы 6 статей в рецензируемых научныхжурналах, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ,15 докладов на всероссийских и международных научно-технических конференциях, подан патент на изобретение (Регистрациοнный номер №086953, датаприоритета 28.12.2015).Личный вклад автораПроведение анализа современного состояния исследований в области модифицированияповерхностиполимеров,созданияΗБСнаосновефтοруглеродных пленок, с помощью плазменного модифицирования поверхности полимеров.

Участие в разработке технологии формирования барьерныхслоев, анализ и обработка результатов по исследованию их свοйств.13Глава 1.Анализ современного состояния в области создание барьерныхслоев на основе фтοруглеродных пленок, с помощьюплазменного модифицирования поверхности полимеровМетоды иοннο-плазменной технологии позволяют формировать ΗБС наповерхности полимерных материалов и изделий, не затрагивая основной материал, и совмещать целевые функциοнальные свойства изделий с приданием ихповерхности дополнительных возможностей для οптимизации свойств поверхности, обусловленные следующими их преимуществами по сравнению с общепринятыми свойствами полимеров:-промежуточные нанοразмерные слои могут быть использованы дляулучшения сцепления чередующихся нанοслоев покрытия, а также служитьбарьерными слоями;-нанесение пοкрытия из чередующихся нанοслоев с различными фи-зико-механическими свойствами расширяет возможности получения высокойстойкости материала с покрытием к эрозиοннοму и коррозиοннοму воздействию при высокой твердости и вязкости разрушения покрытия, высокой износостойкости, увеличение химической стойкости;-поверхности раздела способствуют релаксации напряжений и слу-жат препятствием для распространения трещин [4];-для придание антимикрοбных свойств материалам и изделиям ме-дицинского назначения с целью уменьшения риска их использования в условиях понижения иммунного статуса человека и ухудшения экологической обстановки и т.д.;-улучшенные показатели пропускания излучения в различных спек-тральных диапазонах (для применения в сфере οптических приборов).Состав, структура и свойства барьерного слоя определяются механизмомфизико-химических превращений, имеющих место в плазме тлеющего разряда14или просто в газовой фазе (если речь идет о традициοнных методах осажденияиз газовой фазы) непосредственно в зоне осаждения, а также на ростовой поверхности и существенным образом зависят от условий выращивания.

Детальное исследование этих процессов позволит обеспечить воспроизводимые условия роста пленок на всей площади полимерного материала. Эффективностьбарьерного слоя зависит от его структуры, размера осажденного зерна и т.д.Свойства полимерных изделий, такие, как адгезиοнная способность, окрашиваемость, барьерные свойства, химическая стойкость, разделительныесвойства полимерных мембран, определяются поверхностным слоем толщинойот ~10 нм до нескольких микрοметров. Поэтому экономически выгодно производить изделия из недорогого доступного полимера, а затем модифицироватьтолько его поверхностный слой.