WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Такой поход позволяет составить систему уравнений di- =А·a· 1/6·Ni2/3 (i=1,2), решением которой являются величина уширения размера доменов = 9±1 нм и параметр Флори-Хаггинса дом = 0,06 ± 0,03.

В разделе 4.5 обсуждаются данные, полученные на основании анализа АСМ-, ПЭМ-изображений и теоретических расчетов. В таблице 3 приведены значения размера и дисперсии доменов полибутадиена в пленках СБС.

Показано, что теоретически посчитанные значения хорошо согласуются с данными ПЭМ. В свою очередь значения, полученные на основании анализа АСМ ПЭМ Теория Средний размер 23 32 доменов, нм Дисперсия, нм 11 8 Таблица 3. Сравнительная таблица среднего размера доменов полибутадиена в пленках СБС.

АСМ-изображений, имеют заниженное среднее значение и увеличенную дисперсию, что обусловлено геометрическими размерами зонда, а так же различным отображением равных по размеру доменов, расположенных на различных расстояниях от поверхности пленок.

В главе 5 приводятся экспериментальные результаты по исследованию процессов наноструктурирования в пленках найлона-6 и композиционном материале полианилин-найлон-6. Описывается методика формирования наноструктур из полианилина на найлоновых матрицах.

В разделе 5.1 перечислены используемые вещества. Раздел 5.2 посвящен исследованию изменений, происходящих в пленках найлона-6, при гидротермической модификации при температуре 100С. Показано, что в процессе гидротермической обработки происходит формирование развитой поверхности пленок, сопровождающееся увеличением площади поверхности. Зависимость 0 20 40 60 80 Время модификации, мин прироста площади пленок найлона-Рис. 10. Зависимость пророста площади от времени модификации приведена пленок найлона от времени на рис 10. гидротермической обработки.

Помимо морфологических изменений исследованы фазовые превращения, происходящие в пленках найлона-6 при гидротермической обработке. На рис. 11 показаны фазовые АСМ-изображения при различных временах модификации. Кристаллическим областям пленок соответствуют светлые области АСМ - изображений, темные - аморфным. Степень кристалличности немодифицированных пленок найлона-6 составляла 28%, что было принято за реперный уровень при выделении аморфных и кристаллических фаз на АСМизображениях. На основании анализа полученных фазовых распределений показано, что степень кристалличности пленок увеличивается на 10 - 22% в зависимости от времени модификации. Установлено, что аморфные области становятся более диспергированными при увеличении времени модификации.

Прирост площади, % Такое поведение может быть объяснено тем, что увеличение температуры, а также действие воды как пластификатора найлона-6 существенно увеличивают подвижность макромолекул, что позволяет формировать наиболее равновесные фазовые распределения за короткие промежутки времени.

а б в г Рис. 11. Фазовые АСМ-изображения пленок найлона-6 без гидротермической модификации (а) и найлона-6, подвергнутого гидротермической модификации при температуре 100С в течение 30(б), 60 (в), 90(г) минут.

а б в г Рис. 12. АСМ-изображения поверхности полианилин-найлон-6 на основе немодифицированного найлона-6 (а) и найлона, подвергнутого гидротермической обработке в течение 30(б), 60 (в), 90(г) минут [1].

Пленки найлона-6 используются в качестве матриц для создания композиционных электропроводящих материалов. Из литературных данных [1] известно, что морфология поверхности композиционного материала полианилин-найлон-6 сильно зависит от времени гидротермической модификации матрицы найлона-6. Размер частиц полианилина в композиционном материале уменьшается с ростом времени модификации матрицы найлона-6 (рис. 12). Дополнительным объяснением данной зависимости может служить показанное нами явление диспергирования аморфных областей, обладающих большей абсорбционной способностью, на поверхности пленок-найлона-6. Это приводит к более равномерному [1] И.П. Меньшикова, О.А. Пышкина, K. Levon, В.Г. Сергеев. Влияние размера частиц на свойства композиционного материала полианилин-найлон-6 // Коллоидный журнал. - 2009, - Т 71, - №2, - С. 243- распределению сорбированного анилина на матрице. Таким образом, наноструктурирование матрицы найлона-6 приводит к наноструктурированию композиционного материала на его основе – полианилин-найлон-6.

Структура композиционного материала полианилин-найлон-6 может также задаваться условиями полимеризации анилина на найлоновых матрицах.

Исследовано влияние перемешивания реакционной смеси при полимеризации анилина на структуру композиционного материала полианилин-найлон-6. На рис. 13 приведены трехмерные АСМ-изображения поверхностей пленок в отсутствии перемешивания реакционной смеси в процессе полимеризации анилина (рис. 13(а)) и при ее перемешивании рис. 13(б)).

а б Рис. 13. Трехмерные АСМ-изображения композиционного материала полианилин-найлон-6, полученного без перемешивания (а) и с перемешиванием реакционной смеси в процессе полимеризации (б).

Использование перемешивания в процессе полимеризации анилина приводит к уменьшению размера частиц полианилина с 400 нм до 200 нм и значительному уменьшению среднеквадратичной шероховатости поверхности с 85 нм до 35 нм. Уменьшение размера частиц полианилина может быть объяснено увеличением числа зародышей в процессе перемешивания реакционной смеси. Показано, что условие перемешивания реакционной смеси при полимеризации анилина оказывает существенное влияние на морфологию образующегося композиционного материала полианилин-найлон-6, что позволяет заранее задавать необходимую площадь реакционной поверхности.

В разделе 5.3 рассматривается возможность формирования наноструктур из проводящих полимеров на диэлектрических полимерных матрицах.

Предложенная методика литографии заключается в насыщении матрицы мономером проводящего полимера с последующей полимеризацией под действием инициатора, наносимого с помощью зонда атомно-силового микроскопа. Возможность реализации предложенной методики продемонстрирована на примере полианилина и матрицы найлон-6. При контакте зонда АСМ, покрытого персульфатом аммония, с насыщенной анилином пленкой найлона-6 полимеризация анилина происходит в области контакта (рис. 14(а)). Показано, что изменение концентрации персульфата аммония не влияет на размер частицы полианилина (200±50 нм), однако существенно меняет время ее образования. Увеличение концентрации персульфата аммония в растворе с 0,2 моль/л до 0,6 моль/л уменьшает время полимеризации с нескольких часов до минут. Показана возможность осуществления литографии проводящими полимерами при движении кантилевера вдоль заданных траекторий. На рис. 14 (б, в) приведены изображения квадратной и линейной области литографии. Важной особенностью предложенного способа осуществления литографии является возможность сорбции матрицей найлона-6 мономеров анилина, поскольку в процессе полимеризации участвует анилин, сорбированный в матрице. По завершении литографии непрореагировавший анилин может быть удален промыванием пленок в воде. Продемонстрированная возможность формирования электрически проводящих структур из полианилина на диэлектрических матрицах найлона-6 будет полезной для развития полимерной электроники.

Рис. 14. АСМ-изображения литографии полианилином на матрицах найлона-6.

Точечная литография (а), прямоугольная область литографии (б) линейная область литографии (в,г).

Выводы 1. Развита совмещенная атомно-силовая интерференционная микроскопия.

Предложена схема совмещения интерференционной оптической схемы с оптической системой контроля отклонения кантилевера микроскопа.

2. Предложен метод получения статистических значений величин, характеризующих структуру микрофазного расслоения в тонких пленках блок-сополимеров, визуализируемую с помощью атомно-силовой микроскопии.

а. Для сферической доменной структуры развита процедура корректного получения статистического размера доменов на основе разделения фаз на АСМ-изображениях по высоте и статистического анализа.

б. Для ламеллярной структуры развита процедура получения периода структуры, направления и степени ее упорядоченности на основании двухмерного Фурье-образа.

3. Впервые показано наличие микрофазного расслоения в пленках триблоксополимера полистирол-полиметилакрилат-полистирол при концентрациях полистирола [ПС]:[ПМА]=1:1; 1:2; 1:3, а также отсутствие расслоения при [ПС]:[ПМА]=1:5. Наблюдавшиеся структуры микрофазного расслоения охарактеризованы количественно.

4. Впервые проведена оценка параметра Флори-Хаггинса для взаимодействия полистирола и полиметилакрилата.

5. Впервые показано явление диспергирования аморфных областей на поверхности пленок найлона-6 в процессе гидротермической обработки, сопровождающееся увеличением площади их поверхности.

6. Впервые показана возможность осуществления полимеризации анилина при локальном добавлении инициатора с помощью кантилевера АСМ.

Показана возможность формирования структур из полианилина на матрицах найлона-6 заданной формы.

Список публикаций по теме диссертации 1. Е.А. Меньшиков, А.В. Большакова, О.И. Виноградова, И.В. Яминский, Определение параметра Флори-Хаггинса для пары полимерных звеньев на основании данных атомно-силовой микроскопии тонких пленок блоксополимеров // Физикохимия поверхности и защита материалов. – 2009. – Т. 45. – № 3. – С. 277-281.

2. И.П. Меньшикова, О.А. Пышкина, Е.А. Меньшиков, Э.Н. Насыбулин, К.А.

Милакин, K. Levon, В.Г. Сергеев, Структура и свойства композиционных материалов на основе полианилина и найлона-6 // Высокомолекулярные соединения. – 2009. – Т. 51. – № 6. – С. 1008-1014.

3. Е.А. Меньшиков, А.В. Большакова, О.И. Виноградова, И.В. Яминский, Методы анализа АСМ-изображений тонких пленок блок-сополимеров // Физикохимия поверхности и защита материалов. – 2009. – Т. 45. – № 1. – С. 108-111.

4. Е.А. Меньшиков, А.В. Большакова, И.В. Яминский, Анализ структуры пленок блок-сополимеров методом атомно-силовой микроскопии // Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика. Астрономия. – 2009. – № 2. – С. 58-63.

5. Патент - 78575 РФ, МПК G01N21/01 (2006.01) Сканирующий зондовый микроскоп / Е.А. Меньшиков, Д.Ю. Гаврилко, Л.Н. Рашкович, А.А. Чернов, О.А. Шустин, И.В. Яминский; ООО НПП "Центр перспективных технологий".- N 2008116294/22; Заяв. 28.04.2008; Опубл. 27.11.2008, Бюл. N 33.

6. Патент РФ, МПК G02B21/00 (2006.01) Способ настройки сканирующего зондового микроскопа и сканирующий зондовый микроскоп для его осуществления/ Е.А. Меньшиков, Д.Ю. Гаврилко, Л.Н. Рашкович, А.А.

Чернов, О.А. Шустин, И.В. Яминский; ООО НПП "Центр перспективных технологий".- N 2008116296/28; Заяв. 28.04.2008;

7. Е.А. Меньшиков, И.В. Яминский, Атомно-силовой интерференционный микроскоп // Наноиндустрия. – 2009. – №1. – С. 26-28.

8. Е.А. Меньшиков, И.П. Меньшикова, А.В. Большакова, И.В. Яминский, В.Г.

Сергеев, Влияние условий полимеризации на морфологию композиционного материала полианилин-найлон-6 // Сборник статей "Структура и динамика молекулярных систем". – 2007. – Вып. 1. – С. 182-185.

9. И.П. Меньшикова, Е.А. Меньшиков, В.Г. Сергеев, Реакционная способность композиционного материала полианилин-найлон-6 в зависимости от размеров глобул полианилина // Сборник статей "Структура и динамика молекулярных систем". – 2007. – Вып. 1. – С. 190-193.

10. Е.А. Меньшиков, О.В. Борисова, А.В. Большакова, М.Ю. Заремский, Н.И.

Никонорова, Анализ структуры пленок блок-сополимеров полистиролполиметилакрилат-полистирол методом атомно-силовой микроскопии // Сборник статей "Структура и динамика молекулярных систем". Уфа. – 2006. – Вып. 13. – Т. 1. – С. 20-25.

11. М.Ю. Заремский, О.В. Борисова, Е.С. Гарина, Е.А. Меньшиков, А.В.

Большакова, Н.И. Никонорова, Синтез, характеристика и структура блок сополимеров, полученных с использованием макронитроксилов // Пластмассы со специальными свойствами. Межвузовский сборник научных трудов. СПб., СПбГТИ(ТУ). – 2006. – С. 48-52.

12. А.А. Варганова, Е.А. Меньшиков, Е.В. Семёнова, А.С. Филонов, А.В.

Большакова, Никонорова Н.И., И.В. Яминский, Комплексный анализ структуры пленок блок-сополимеров современными микроскопическими методами // Сборник научных трудов. “Физико-химия полимеров. Синтез, свойства и применение”. Тверь. – 2006. – Вып. 12. – С. 7-12.

13. E.А. Меньшиков, Атомно-силовая интерференционная микроскопия // Третья Международная конференция “Современные достижения бионаноскопии” конференции. Москва. – 2009. – С. 36-37.

14. Е.А. Меньшиков, И.В. Яминский, Атомно-силовой интерференционный микроскоп // Приложение к журналу “Физическое образование в вузах”. – 2009. – Т. 15, – № 1, – С. 35-36.

15. Е.А. Меньшиков, И.В. Яминский, Атомно-силовой интерференционный микроскоп // Сборник тезисов докладов Международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий. Первый Международный форум по нанотехнологиям. – 2009. – С. 96.

16. Е.А. Меньшиков, О.И. Виноградова, И.В. Яминский, Атомно-силовая нтерференционная микроскопия // Конференция молодых ученых секции ученого совета ИФХЭ РАН «Физикохимия нано- и супрамолекулярных систем – 2008». Москва. – 2008. – C. 31.

17. E.A. Menshikov, A.V. Bolshakova, I.V. Yaminsky, Comparative analysis of nanostructured triblock copolymer films // Book of Abstracts. VI Open Ukrainian Conference of Young Scientists on Polymer Science “VMS-2008”, Kyiv, Ukraine.

– 2008. – P. 47.

18. E.A. Menshikov, A.V. Bolshakova, I.V. Yaminsky, Comparative analysis of nanostructured triblock copolymer films // Polymer Materials. Halle/Saale, Germany. – 2008. – P. 95.

19. E.А. Меньшиков, Атомно-силовая интерференционная микроскопия // Вторая Международная конференция “Современные достижения бионаноскопии”.

Москва. – 2008. – C. 37.

20. Е.А. Меньшиков, А.В. Большакова, И.В. Яминский, Методика изучения синтетических и биополимеров // Вторая Международная конференция “Современные достижения бионаноскопии”. Москва. – 2008. – C. 38.

21. E.A. Menshikov, A.V. Bolshakova, I.V. Yaminsky, Comparative analysis of nanostructured triblock copolymer films // The Polymer Processing Society 24th Annual Meeting. Salerno, Italy. – 2008. – P. 74.

22. E.A. Menshikov, A.V. Bolshakova, I.V. Yaminsky, Comparative analysis of nanostructured triblock copolymer films // International Student Research Forum.

Omaha. USA. – 2008. – P. 23. А.В. Большакова, Е.А. Меньшиков, А.А. Варганова, Сканирующая зондовая микроскопия блок-сополимеров // Третья Санкт-Петербургская Конференция молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах». СПб. – 2007.

– С. 80.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»