REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

V doktorski nalogi sem obravnaval znanstvena ozadja tehnologij, ki se uporabljajo pri proizvodnji žarometov za avtomobilsko industrijo. Eksperimente sem opravljal v industrijskem plazemskem reaktorju s prostornino približno 5 m3. Reaktor omogoča tri različne operacije: predhodno plazemsko obdelavo obdelovancev iz polimerov za aktivacijo površin, nanašanje tankega kovinskega filma z naparevanjem in nanašanje zaščitne prevleke (polidimetilsiloksan) s plazemsko polimerizacijo. Predhodna obdelava odstrani vse površinske nečistoče in funkcionalizira polimerne površine s polarnimi funkcionalnimi skupinami. Površinska obdelava je posledica interakcije radikalov z organskimi snovmi, zlasti radikalov OH in O. Predhodna obdelava aktivira vmesno plast med polimerno podlago in kovinskim nanosom ter s tem omogoča dober oprijem kovinskega filma. Lastnosti vmesne plasti smo določili z merjenjem globinskega profila z uporabo tehnik XPS in SIMS. Metalizacijo smo izvedli v pogojih ultravisokega vakuuma z naparevanjem kovinskih atomov iz tekoče kovine. Ustrezen obseg parametrov omogoča nanos aluminijevih filmov debeline približno 100 nm, skoraj brez nečistoč, kar je razvidno iz globinskih profilov. Tanko plast aluminija nato prevlečemo z zaščitno plastjo. Za tehniko nanašanja zaščitne plasti smo uporabili plazemsko polimerizacijo z uporabo heksametil disiloksana (HMDSO) kot monomera pri tlačnem območju nekaj Pa, residualna atmosfera pa je bila pretežno vodna para. Globinsko profiliranje z metodama XPS in SIMS je pokazalo nastanek primerne vmesne plasti med kovinskim nanosom in zaščitno prevleko, obenem pa tudi ustrezno sestavo in strukturo zaščitne plasti. Parametre plazme med nanašanjem zaščitnega premaza smo sistematično merili z analizo residualne atmosfere (RGA) in optično emisijsko spektroskopijo (OES) pri različnih razelektritvenih parametrih. Rezultati teh komplementarnih tehnik so omogočili določitev ključnih reakcij, ki vodijo do nastanka tankih plasti želenih lastnosti. Fragmentacija prekurzorja pri različnih plazemskih razmerah je bila razmeroma majhna, kar smo razložili z izredno nizko gostoto plazme reda 1014 m−3. Gostoto nabitih delcev smo ocenili iz rezultatov meritev razelektritvenih parametrov. Prevladujoča reakcija v plinski fazi je bila disociacija, ki je vodila k nastanku atomov vodika. Atomarni vodik se je na površinah združil v molekularnega preko heterogene površinske rekombinacije. Disociativni trki elektronov s prekurzorjem so povzročili tudi nastanek CH radikalov, kar je bilo razvidno iz optičnih spektrov. Radikali so se rekombinirali v stabilne molekule bodisi v plinski fazi v plazemskem reaktorju bodisi na stenah med reaktorjem in diferencialno črpanim RGA-jem. Glavni produkti združenja CH radikalov so lahki ogljikovodiki, ki smo jih določili z RGA-jem. Njihov nastanek smo razložili s površinskimi reakcijami med adsorbiranimi CH radikali in vodikovimi atomi. Ugotovili smo tudi, da je pogostost trkov v območju raziskanih tlakov prenizka, da bi omogočila pomembno sintezo ogljikovodikov v plinski fazi. Veliko koncentracijo ogljikovodikov smo potrdili tudi iz analiz nanesenih filmov. Rezultati znanstvenega dela so solidna osnova za razvoj postopka za hitrejše nanašanje zaščitnih prevlek ne da bi bistveno spremenili lastnosti zaščitnih plasti plazemsko nanesenega polimera.