Yüksek kristallikteki polimerlerden ince film sentez aşamasında ortam sıcaklığının film kalitesi üzerindeki etkisi

Abstract

Polimer ince filmler ve polimer fırçalar yeni yüzey özelliklerinin geliştirilmesinde oldukça ilgi çeken konulardandır. Kristallik derecesi yüksek olan polimerlerden kaliteli film elde edilmesi oldukça zordur. Fakat kristallik faz yönelimi malzemenin birçok özelliğini arttırmaktadır. Bu yüzden bu çalışmada döndürmeli kaplama tekniği kullanılarak silikon altlık üzerine kristallik derecesi yüksek olan polimerlerden ince filmler sentezlenmiştir. Si altlığın yüzey enerjisinin, çözücü seçiminin, polimer kristallik derecesinin, kaplama sıcaklığının elde edilen film kalitesi üzerindeki etkisi gösterilmektedir. Polimer film yüzey morfolojisi, kalınlığı ve kimyasal bileşimi atomik kuvvet mikroskobu, elipsometri analiz edilmiştir. Polimer yüzey enerjisini karakterize edilebilmesi için temas açısı ölçümleri yapılmıştır. Kaplama sonrası polimerin yüzeye bağlanması (grafting) ve reaksiyona girmemiş serbest polimer zincirlerinin yıkama ile uzaklaştırılmasından sonra elde edilen polimer fırça olarak adlandırılan yapıların kalınlığı elipsometre, yüzey morfolojisi atomik kuvvet mikroskobu ve yüzey topografisi taramalı elektron mikroskobu ile karakterize edilmiştir. Elde edilen polimer fırçalar üzerine nanopartiküller aşılanarak yüzey fonksiyonelleştirilmesi oldukça umut vadeden bir çalışmadır. Polimer fırça yüzeyine Au nanopartiküllerin aşılanması ile ilgili uygulamaya yönelik bazı zorluklar bulunmaktadır. Bu zorluklar polimer fırça aşılanma şartlarının kontrollü ortam gerektirmesi ve malzemeye bağlı hassasiyet ve dinamik süreçler (adsorpsiyon süresi ve enerjisi) olarak değerlendirilebilir. Bu çalışmada polimer fırça üzerine Au nanopartiküller aşılanmış ve elde edilen yapı farklı tekniklerle karakterize edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Polimer ince film, Polimer fırça, plastikleştirme, termoplastik, inorganik nanopatikül

Polymer thin films and polymer brushes are very interesting topics in the development of new surface properties. It is very difficult to obtain quality films from polymers with high crystallinity. However, the crystalline phase orientation enhances many properties of the material. Therefore, in this study, thin films were synthesized from polymers with high crystallinity on silicon substrate using spin coating technique. The effect of the surface energy of the Si wafer, solvent selection, polymer crystallinity, coating temperature on the obtained film quality is shown. Polymer film surface morphology, thickness and chemical composition were analyzed by atomic force microscopy, ellipsometry. Contact angle measurements were made to characterize the polymer surface energy.The thickness of the structures, called polymer brushes, obtained after the bonding of the polymer to the surface after coating (grafting) and the removal of unreacted free polymer chains by washing, were characterized by ellipsometer, surface morphology by atomic force microscope and surface topography by scanning electron microscope. Surface functionalization by grafting nanoparticles on the obtained polymer brushes is a very promising study. There are some practical difficulties associated with grafting Au nanoparticles onto the polymer brush surface. These difficulties can be evaluated as the polymer brush grafting conditions requiring a controlled environment and the sensitivity and dynamic processes (adsorption time and energy) depending on the material. In this study, Au nanoparticles were grafted onto the polymer brush and the resulting structure was characterized by different techniques.Keywords: Polymer thin film, Polymer brush, plasticization, thermoplastic, inorganic nanoparticle