Лямин Андрей Николаевич. Разработка и исследование наноструктурированных поверхностей полимеров для электроники и медицины

Краткое описание

Лямин, Андрей Николаевич. Разработка и исследование наноструктурированных поверхностей полимеров для электроники и медицины : диссертация ... кандидата технических наук : 05.27.06 / Лямин Андрей Николаевич; [Место защиты: Рос. гос. технол. ун-т им. К.Э. Циолковского (МАТИ)].- Москва, 2011.- 157 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2634

Министерство образования и науки Российской Федерации
ГОУ ВПО «МАТИ» - Российский Государственный Технологический
Университет имени К.Э. Циолковского»
На правах рукописи.
OAU1 159845""
ЛЯМИН АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ
НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОЛИМЕРОВ
ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ И МЕДИЦИНЫ
специальность: 05.27.06 - Технология и оборудование для
производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники
Диссертация
на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель:
д.т.н., профессор Елинсон В.М.
МОСКВА 2011 г. 

Содержание
Введение 5
Глава 1. Анализ современного состояния в области плазменного
модифицирования поверхности полимеров 9
1.1. Классификация газовых разрядов для плазменного
модифицирования поверхности полимерных материалов 11
1.2. Плазмохимическое модифицирование 12
1.3. Ионно-лучевое модифицирование 18
1.4. Осаждение наноразмерных покрытий 22
1.5. Цель и задачи работы 26
Глава 2. Обоснование выбора методов исследования наноструктури¬рованных поверхностей (НСП) и разработка математической модели оценки степени развития поверхности 28
2.1. Выбор объектов исследования 28
2.2. Метод формирование НСП и МНСП полимерных материалов 31
2.3. Разработка математической модели оценки степени развития
поверхности при её наноструктурировании 34
2.4. Методы исследования параметров НСП и МНСП 42
2.4.1. Электронная микроскопия 42
2.4.2. Сканирующая зондовая микроскопия 42
2.4.3. Метод смачивания в физико-химических исследованиях 43
2.4.4. Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии 45
2.4.5. Методика определения пробивного напряжения 47
2.4.6. Измерение поверхностного потенциала 49
2.4.7. Измерение величины адгезионной способности 50
2.4.8. Методика определения антимикробной активности 51
2.4.9. Исследование адгезивности клеток 53
2.4.10. Выводы по главе 2 53
Глава 3. Процессы формирования наноструктурированных поверхностей полимеров и исследование свойств сформированных систем 55
3.1. Исследование рельефа поверхности методом ACM 55
3.2. Исследование химического состава поверхности 61
3.2.1. Исследование химического состава НСП ПЭТФ 61
3.2.2. Исследование химического состава НСП ПТФЭ 64
3.3. Исследование энергетических характеристик НСП 67
3.3.1. Исследование энергетических характеристик НСП ПЭТФ.... 67
3.3.2. Исследование энергетических характеристик НСП ПТФЭ.... 73
3.4. Исследование заряда поверхности 75
3.5. Антимикробная активность НСП 78
3.5.1. Антимикробная активность НСП ПЭТФ 78
3.5.2. Антимикробная активность НСП ПТФЭ 83
3.6. Выводы по главе 3 84
4.4.3. Исследование энергетических характеристик МНСП
ПТФЭ 110
4.5. Исследование заряда поверхности 112
4.6. Исследование электрофизических свойств модифицированных
наноструктурированных поверхностей 113
4.7. Исследование антимикробной активности МНСП 117
4.7.1. Антимикробная активность МНСП ПЭТФ 118
4.7.2. Антимикробная активность МНСП ПЭТФ ТМ 121
4.7.3. Антимикробная активность МНСП ПТФЭ 125
4.8. Выводы по главе 4 126
Глава 5. Применение наноструктурированных поверхностей
материалов и технологии их получения в электронике и
медицине 127
5.1. Повышение адгезионных характеристик поверхности
полимеров 127
5.1.1. Наноструктурированные полимерные материалы как базовый материал для гибких печатных плат нового
поколения 127
5.1.2. Наноструктурированные полимерные материалы в
герметизации коксиально-волноводных переходов 133
5.1.3. Наноструктурирование полимерных материалов в
технологии склеивания материалов 135
5.2. Грибостойкость НСП и МНСП 138
5.3. МНСП ПЭТФ ТМ как материал для клеточных технологий 143
5.4. Выводы по главе 5 147
Заключение 148
Список литературы 150

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. На основе методов ионно-плазменной технологии разработаны новые полимерные наноматериалы путем объединения наноструктурированной поверхности полимера и наноразмерного углеродного покрытия.
2. Разработана модель оценки величины адгезии поверхности полимерного материала при его наноструктурировании, учитывающая изменение как микро-, так и нанорельефа.
3. Комплексно исследованы параметры рельефа и состава поверхности, энергетические и электрофизические характеристики данных полимерных наноматериалов. Выявлены основные закономерности процессов наноструктурирования поверхности модельных полимеров. Показана возможность формирования поверхностей с заданными свойствами управлением ПОЛНОЙ удеЛЬНОЙ ПОВерХНОСТНОЙ Энергией (JS, среднеквадратическим отклонением шероховатости профиля поверхности Rq и зарядом поверхности.
4. Впервые продемонстрирована возможность придания антимикробной активности (АА) в отношении грамположительных (Staphylococcus aureus), грамотрицательных микроорганизмов (Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa) и патогенных грибов (Candida albicans) поверхности полимеров при наноструктурировании.
5. Впервые установлена пороговая зависимость АА в отношении различных микроорганизмов от условий наноструктурирования поверхности.
6. Впервые установлена зависимость АА от характеристик поверхности наноструктурированных полимерных материалов: от полной поверхностной энергии CTS и среднеквадратического отклонения шероховатости Rq.
7. Впервые выявлены наноматериалы, полученные ионно-плазменными методами, обладающие стойкостью к плесневым грибам и обеспечивающие защиту полимеров и полимерных изделий от биоповреждений в экстремальных условиях.
8. Разработана технология наноструктурирования поверхности материала HFS (пленка ПТФЭ, армированная нитями стекловолокна) методами ионно-плазменной технологии, обеспечивающей снижение стоимости гибких печатных плат (Г1І1І). Настоящая технология внедрена в производство ГПП на фирме
9. Разработана технология наноструктурирования поверхности ПТФЭ для использования при герметизации коаксиально-волновых переходов СВЧ- трактов, необходимую для увеличения надежности и времени эксплуатации малошумящих усилителей С- и Х-диапазонов, изготовленных с их использованием.
10. Разработана технология обработки поверхности для повышения качества склеивания изделий из оксидированного сплава Д-16Т.
Разработана технология, позволяющая увеличить скорость пролиферации клеток на поверхности наноструктурированных полимерных материалов ПЭТФ и ПЭТФ ТМ