Transport polymerization cho tổng hợp vật liệu - Luận án tiến sĩ Zhixiang Lu
Luận án tiến sĩ nghiên cứu polymerization vận chuyển tổng hợp vật liệu polymer mỏng. Điều khiển độ dày, độ nhám bề mặt và ứng dụng composite polymer/kim loại.
University of Massachusetts Amherst
Polymer Science and Engineering
Luan An
Dissertation
Năm xuất bản
Số trang
190
Thời gian đọc
29 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I. Transport Polymerization Phương Pháp Tổng Hợp Polymer
Transport polymerization là công nghệ tiên tiến cho phép tạo màng polymer cực mỏng trực tiếp từ pha hơi. Phương pháp này bỏ qua giai đoạn lỏng truyền thống. Kỹ thuật lắng đọng hơi (vapor deposition) tạo ra các lớp màng polymer có độ dày từ 10 nm đến 1 μm. Quá trình này đặc biệt hiệu quả với poly(ethyl 2-cyanoacrylate) - PECA. Các yếu tố kiểm soát bao gồm áp suất hệ thống, nhiệt độ monomer và chất khởi đầu bề mặt. Transport polymerization khác biệt với interfacial polymerization truyền thống. Phương pháp này không cần dung môi lỏng. Màng polymer được hình thành trực tiếp trên bề mặt rắn. Kỹ thuật này mở ra khả năng tạo thin film composite với độ đồng nhất cao. Ứng dụng trải rộng từ màng lọc đến thiết bị điện tử. Công nghệ này cho phép kiểm soát chính xác độ dày và độ nhám bề mặt.
1.1. Nguyên Lý Cơ Bản Của Transport Polymerization
Transport polymerization dựa trên sự chuyển vận monomer từ pha hơi đến bề mặt rắn. Monomer bay hơi ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ trùng hợp. Khi tiếp xúc bề mặt có chất khởi đầu, phản ứng polycondensation xảy ra ngay lập tức. Quá trình này tạo màng polymer mỏng liên tục. Không cần xúc tác lỏng hay dung môi. Áp suất hệ thống ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ lắng đọng. Nhiệt độ monomer kiểm soát nồng độ hơi. Chất khởi đầu bề mặt quyết định vị trí trùng hợp. Phương pháp này tạo màng polymer với cấu trúc đồng nhất.
1.2. Ưu Điểm Của Phương Pháp Lắng Đọng Hơi
Vapor deposition polymerization loại bỏ hoàn toàn dung môi hữu cơ. Quy trình thân thiện môi trường hơn các phương pháp truyền thống. Màng polymer có độ tinh khiết cao. Không có tạp chất từ dung môi lỏng. Kiểm soát độ dày chính xác đến nanometer. Bề mặt màng polymer cực kỳ phẳng và đồng nhất. Kỹ thuật này tương thích với nhiều loại substrate. Có thể tạo màng trên bề mặt phức tạp và kênh nano. Quá trình sản xuất đơn giản và dễ mở rộng quy mô.
1.3. So Sánh Với Interfacial Polymerization Truyền Thống
Interfacial polymerization truyền thống cần hai pha lỏng không trộn lẫn. Phản ứng xảy ra tại ranh giới giữa hai pha lỏng. Transport polymerization chỉ cần một pha hơi và một bề mặt rắn. Độ dày màng polymer dễ kiểm soát hơn với phương pháp mới. Trùng hợp bề mặt từ pha hơi tạo màng mịn hơn. Không có hiện tượng khuếch tán không kiểm soát như trong pha lỏng. Màng polymer từ transport polymerization có cấu trúc đồng nhất hơn. Phương pháp mới phù hợp cho ứng dụng vi điện tử và nano.
II. Poly Ethyl 2 Cyanoacrylate Vật Liệu Polymer Mỏng
Poly(ethyl 2-cyanoacrylate) (PECA) là polymer lý tưởng cho transport polymerization. Monomer ethyl 2-cyanoacrylate có áp suất hơi cao ở nhiệt độ phòng. PECA trùng hợp nhanh khi tiếp xúc với chất khởi đầu kiềm hoặc nucleophile. Màng PECA có tính chất cơ học tốt và độ bền hóa học cao. Độ dày màng PECA điều chỉnh được từ 10 nm đến vài micromet. Bề mặt PECA có thể biến tính hóa học sau khi tổng hợp. Polymer này tương thích với nhiều loại substrate khác nhau. PECA được ứng dụng trong y sinh, điện tử và màng lọc. Khả năng tạo màng mỏng đồng nhất là ưu điểm nổi bật. Tính chất quang học của PECA phù hợp cho ứng dụng quang điện. Độ bền nhiệt cho phép sử dụng trong môi trường khắc nghiệt.
2.1. Cấu Trúc Hóa Học Và Tính Chất PECA
PECA có nhóm cyano (-CN) và nhóm ester trong chuỗi polymer. Cấu trúc này tạo tính phân cực cao cho polymer. Nhóm cyano tăng độ bền hóa học và nhiệt. Nhóm ester cho phép biến tính hóa học sau tổng hợp. PECA có nhiệt độ thủy tinh hóa (Tg) khoảng 150°C. Polymer trong suốt với ánh sáng khả kiến. Độ bền cơ học tốt nhờ cấu trúc mạch chính cứng. Tính chất điện môi phù hợp cho ứng dụng điện tử. PECA kháng được nhiều hóa chất ăn mòn.
2.2. Điều Kiện Tổng Hợp Màng PECA Tối Ưu
Áp suất hệ thống ảnh hưởng mạnh đến tốc độ lắng đọng PECA. Áp suất thấp (< 1 Torr) tạo màng mỏng và đồng nhất. Nhiệt độ monomer từ 25-50°C cho kết quả tốt nhất. Nhiệt độ cao tăng tốc độ lắng đọng nhưng giảm độ đồng nhất. Chất khởi đầu bề mặt phải phân bố đều. Thời gian lắng đọng kiểm soát độ dày màng. Bề mặt substrate phải sạch và không có tạp chất. Độ ẩm môi trường cần kiểm soát dưới 30%. Điều kiện chân không giúp tạo màng polymer tinh khiết.
2.3. Kiểm Soát Độ Dày Và Độ Nhám Bề Mặt
Độ dày màng PECA tỷ lệ thuận với thời gian lắng đọng. Nồng độ hơi monomer ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ tăng trưởng. Nhiệt độ substrate cao tạo màng dày hơn. Chất khởi đầu bề mặt đồng nhất cho màng phẳng. Độ nhám bề mặt giảm khi áp suất hệ thống thấp. AFM (atomic force microscopy) đo độ nhám nano-scale. Màng PECA từ transport polymerization có độ nhám < 5 nm RMS. Kiểm soát chính xác tạo thin film composite chất lượng cao. Bề mặt phẳng quan trọng cho ứng dụng quang học.
III. Tạo Màng Polymer Có Hoa Văn Patterned Films
Transport polymerization cho phép tạo màng polymer có hoa văn chính xác. Chất khởi đầu được phân bố có chọn lọc trên bề mặt substrate. PECA chỉ tăng trưởng tại vị trí có chất khởi đầu. Kỹ thuật photolithography tạo pattern chất khởi đầu. Microcontact printing là phương pháp đơn giản và hiệu quả. Độ phân giải pattern đạt đến vài micromet. Màng polymer có hoa văn ứng dụng trong vi điện tử. Sensor sinh học sử dụng pattern PECA để gắn kết protein. Thiết bị quang học yêu cầu pattern chính xác. Kỹ thuật này kết hợp ưu điểm của top-down và bottom-up. Màng nylon và polymer khác cũng tạo pattern được. Quy trình tương thích với công nghệ semiconductor hiện tại.
3.1. Phương Pháp Tạo Pattern Chất Khởi Đầu
Photolithography sử dụng ánh sáng UV để tạo pattern photoresist. Vùng photoresist bị loại bỏ để lộ bề mặt substrate. Chất khởi đầu được gắn kết chọn lọc vào vùng lộ ra. Sau đó loại bỏ photoresist còn lại. Microcontact printing dùng stamp PDMS mang chất khởi đầu. Stamp chạm vào substrate chuyển chất khởi đầu lên bề mặt. Phương pháp này đơn giản và chi phí thấp. Inkjet printing có thể in trực tiếp chất khởi đầu. Electron beam lithography cho độ phân giải cao nhất.
3.2. Quá Trình Tăng Trưởng Polymer Có Chọn Lọc
Monomer PECA hơi tiếp xúc toàn bộ bề mặt substrate. Trùng hợp chỉ xảy ra tại vùng có chất khởi đầu. Polymer tăng trưởng theo chiều dọc từ bề mặt. Không có sự lan rộng ngang do phản ứng pha hơi. Độ dày polymer đồng nhất trong vùng có pattern. Ranh giới giữa vùng có và không có polymer rất sắc nét. Tốc độ tăng trưởng phụ thuộc mật độ chất khởi đầu. Kiểm soát thời gian tạo cấu trúc 3D phức tạp. Pattern polymer giữ nguyên sau khi kết thúc phản ứng.
3.3. Ứng Dụng Của Màng Polymer Có Hoa Văn
Sensor sinh học sử dụng pattern PECA để cố định enzyme. Vùng polymer khác nhau gắn các protein khác nhau. Thiết bị vi lưu (microfluidic) dùng pattern để dẫn dòng chảy. Màng lọc có pattern tăng diện tích bề mặt hiệu dụng. Ứng dụng quang học yêu cầu pattern chu kỳ chính xác. Transistor hữu cơ sử dụng pattern làm lớp điện môi. Biosensor array phát hiện đồng thời nhiều phân tử sinh học. Công nghệ hiển thị dùng pattern polymer làm lớp phân cực. Nanofluidic device yêu cầu pattern kích thước nano.
IV. Biến Tính Màng PECA Composite Polymer Kim Loại
Màng PECA có thể biến tính để tạo composite polymer/kim loại. Supercritical carbon dioxide (scCO2) là môi trường lý tưởng cho quá trình này. Tiền chất kim loại hòa tan trong scCO2 thấm vào màng polymer. Platinum tạo hạt nano đồng nhất trong màng PECA. Kích thước hạt kim loại từ 2-10 nm. Màng đa lớp PECA/PPX tạo cấu trúc dẫn điện/cách điện xen kẽ. Platinum tập trung trong lớp PECA, không xuất hiện trong lớp PPX. TEM (transmission electron microscopy) xác nhận phân bố hạt kim loại. Composite này có tính dẫn điện và tính chất quang học đặc biệt. Ứng dụng trong xúc tác, sensor và thiết bị điện tử. Phương pháp scCO2 thân thiện môi trường và hiệu quả.
4.1. Sử Dụng Supercritical CO2 Cho Biến Tính
Supercritical CO2 có tính chất giữa khí và lỏng. Khả năng hòa tan tốt với nhiều hợp chất hữu cơ và kim loại. scCO2 thấm sâu vào màng polymer mà không làm hỏng cấu trúc. Áp suất và nhiệt độ scCO2 kiểm soát quá trình thấm. Tiền chất platinum như Pt(acac)2 hòa tan tốt trong scCO2. Sau khi thấm, giảm áp để loại CO2. Tiền chất kim loại ở lại trong màng polymer. Khử hóa học hoặc nhiệt tạo hạt kim loại nano. Phương pháp này không dùng dung môi hữu cơ độc hại.
4.2. Tạo Cấu Trúc Đa Lớp Dẫn Điện Cách Điện
Màng đa lớp PECA/PPX được tạo bằng lắng đọng hơi tuần tự. Lớp PECA và PPX xen kẽ nhau. Độ dày mỗi lớp từ 50-200 nm. Platinum thấm chọn lọc vào lớp PECA. PPX (poly(para-xylylene)) kháng sự thấm của platinum. Sau khử, lớp PECA chứa platinum dẫn điện. Lớp PPX vẫn là chất cách điện. TEM cho thấy ranh giới rõ ràng giữa các lớp. Cấu trúc này ứng dụng trong tụ điện và transistor. Kiểm soát số lớp tạo thiết bị với tính chất điện tùy chỉnh.
4.3. Đặc Trưng Composite Polymer Kim Loại
XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) xác nhận platinum ở dạng kim loại. Hạt platinum phân bố đồng nhất trong ma trận PECA. Kích thước hạt phụ thuộc nồng độ tiền chất và điều kiện khử. Composite có tính dẫn điện tăng theo hàm lượng platinum. Tính chất quang học thay đổi do hiệu ứng plasmon của hạt nano. AFM cho thấy bề mặt composite vẫn phẳng. Độ bền cơ học tăng nhẹ so với PECA nguyên chất. Composite kháng oxy hóa tốt hơn nhờ platinum. Ứng dụng xúc tác tận dụng diện tích bề mặt lớn của hạt nano.
V. Biến Tính Bề Mặt PECA Tạo Nhóm Chức Mới
Bề mặt màng PECA có thể biến tính hóa học để tạo nhóm chức mới. Khử PECA bằng LiAlH4 hoặc BH3 tạo nhóm hydroxyl. Nhóm -OH phản ứng với anhydride tạo nhóm ester. Isocyanate phản ứng tạo nhóm urethane. Acyl chloride tạo nhóm ester với hiệu suất cao hơn. XPS xác nhận sự hiện diện của nhóm chức mới. Contact angle measurement cho thấy thay đổi tính ưa nước bề mặt. AFM kiểm tra độ nhám sau biến tính. Hiệu suất phản ứng không cao nhưng đủ cho ứng dụng đặc biệt. Phương pháp này mở rộng ứng dụng của màng PECA. Bề mặt biến tính có thể gắn kết sinh phân tử hoặc polymer khác.
5.1. Khử PECA Tạo Nhóm Hydroxyl
LiAlH4 là chất khử mạnh cho nhóm ester và cyano. Phản ứng khử PECA tạo nhóm -OH và -CH2NH2. BH3 là chất khử nhẹ hơn, chọn lọc hơn. Điều kiện phản ứng cần kiểm soát để tránh phân hủy polymer. Dung môi THF (tetrahydrofuran) thường được sử dụng. Thời gian phản ứng từ vài giờ đến qua đêm. XPS phát hiện tín hiệu oxygen tăng sau khử. Nhóm hydroxyl làm bề mặt ưa nước hơn. Contact angle giảm từ 70° xuống 40°. Nhóm -OH là điểm khởi đầu cho biến tính tiếp theo.
5.2. Phản Ứng Với Anhydride Isocyanate Acyl Chloride
Anhydride phản ứng với -OH tạo nhóm ester và acid. Phản ứng cần xúc tác base như pyridine. Isocyanate phản ứng nhanh với -OH tạo urethane. Không cần xúc tác cho phản ứng isocyanate. Acyl chloride phản ứng mạnh với -OH tạo ester. HCl sinh ra cần được trung hòa. Hiệu suất phản ứng từ 20-60% tùy điều kiện. XPS cho thấy tín hiệu nguyên tố đặc trưng của nhóm chức mới. Contact angle thay đổi theo tính phân cực nhóm chức. Bề mặt biến tính có tính chất hóa học khác biệt.
5.3. Đặc Trưng Và Ứng Dụng Bề Mặt Biến Tính
XPS phân tích thành phần hóa học bề mặt sau biến tính. Peak fitting xác định tỷ lệ các nhóm chức. AFM đo độ nhám bề mặt, thường tăng nhẹ sau biến tính. Contact angle với nước và dung môi hữu cơ đánh giá tính ưa nước. FTIR (nếu màng đủ dày) xác nhận nhóm chức mới. Bề mặt có nhóm -COOH gắn kết protein qua EDC/NHS. Nhóm -NH2 phản ứng với aldehyde của đường. Ứng dụng biosensor yêu cầu bề mặt chức năng hóa. Màng lọc biến tính có tính chọn lọc cao hơn. Hiệu suất thấp hạn chế ứng dụng rộng rãi.
VI. Ứng Dụng PECA Trong Màng Anodized Aluminum AAM
Transport polymerization của PECA áp dụng thành công trong kênh nano của màng AAM. Anodized aluminum membrane có cấu trúc kênh song song đồng nhất. Đường kính kênh từ 20-200 nm, có thể điều chỉnh. Chiều dài kênh từ vài micromet đến hàng trăm micromet. PECA lắng đọng từ pha hơi vào bên trong kênh. Độ dày lớp PECA trong kênh kiểm soát được. Màng nylon membrane cũng tạo được bằng phương pháp tương tự. Nylon tạo thành qua polycondensation của diamine và acyl chloride. Composite AAM/PECA có ứng dụng trong lọc phân tử. Kích thước lỗ hiệu dụng giảm sau khi phủ PECA. Màng composite có độ chọn lọc cao và thông lượng tốt.
6.1. Cấu Trúc Và Tính Chất Màng AAM
AAM tạo thành bằng oxy hóa điện hóa nhôm trong acid. Cấu trúc kênh lục giác đều đặn và song song. Đường kính kênh phụ thuộc điện áp anodizing. Mật độ kênh rất cao, đến 10^10 kênh/cm2. AAM có độ bền nhiệt và hóa học tốt. Bề mặt trong kênh là alumina (Al2O3). Màng AAM trong suốt hoặc mờ đục tùy độ dày. Tính chất cơ học giòn nhưng độ cứng cao. AAM là template lý tưởng cho nanomaterials.
6.2. Lắng Đọng PECA Trong Kênh Nano AAM
Monomer PECA hơi khuếch tán vào kênh AAM. Chất khởi đầu có thể là bề mặt alumina hoặc được gắn trước. Trùng hợp xảy ra từ thành kênh vào trong. Độ dày lớp PECA tăng theo thời gian lắng đọng. Áp suất thấp giúp monomer thấm sâu vào kênh. Nhiệt độ cao tăng tốc độ trùng hợp. SEM (scanning electron microscopy) cho thấy PECA phủ đều trong kênh. Đường kính lỗ hiệu dụng giảm sau phủ PECA. Lớp PECA mỏng (5-20 nm) không làm tắc kênh.
6.3. Tạo Nylon Membrane Qua Trùng Ngưng Trong AAM
Nylon tạo thành qua polycondensation của diamine và acyl chloride. Diamine (như hexamethylene diamine) hòa tan trong nước. Acyl chloride (như adipoyl chloride) hòa tan trong dung môi hữu cơ. Hai dung dịch tiếp xúc tại ranh giới tạo nylon. Trong kênh AAM, phản ứng xảy ra tại thành kênh. Nylon tạo lớp mỏng bên trong kênh. Trùng ngưng (polycondensation) tạo nylon membrane có cấu trúc đặc. Màng nylon có tính chọn lọc cao với ion và phân tử. Ứng dụng trong lọc nước và tách phân tử sinh học. Kết hợp AAM và nylon tạo thin film composite hiệu suất cao.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (190 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộTRANSPORT POLYMERIZATION FOR MATERIALS SYNTHESIS A Dissertation Presented by ZHIXIANG LU Submitted to the Graduate School of the University of Massachusetts Amherst in partial fulfillment of the requirements for the degree of DOCTOR OF PHILOSOPHY September 2006 Polymer Science and Engineering UMI Number: 3242104 INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction. In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted. Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion.
® UMI UMI Microform 3242104 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code. ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P.
Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 © Copyright by Zhixiang Lu 2006 All Rights Reserved TRANSPORT POLYMERIZATION FOR MATERIALS SYNTHESIS A Dissertation Presented by ZHIXIANG LU Approved as to style and content by: Chit Thomgs J. WicCarthy, Chair “Kenneth R. Carter, Member —~ Dhandapani Venkataraman, Member Shaw Ling Hsu, Department Head Polymer Science and Engineering To my parents ACKNOWLEDGMENTS I would like to thank my advisor, Prof. McCarthy for his guidance, patience, encouragement and support throughout my studies.
I am grateful that he enabled me to come to this department and stay in his group. I also want to thank my committee members, Prof. Carter and Prof. Dhandapani Venkataraman for their valuable suggestions on my current research and future career.
Many thanks to Prof. Shaw Ling Hsu, Prof. Wei Chen and Prof. Tripp for their help while I was in Amherst and Orono.
The McCarthy group is my second family, I had a lot of fun when I was fishing with Kevin on ice, and I enjoyed talking about science with Jay, Sung-In and Margarita. I want to express my gratitude to Taehyung for handling my GPS; Kevin, Margarita and Xingiao for their unselfish help in the lab; Ebru for the help during my job-hunting; Jung- Ah, Lichao and Jianxin for their assistance in the preparation of my dissertation; and Yufeng for discussing the modification of my Pingpong rackets using PDMS. I also want to thank Xiaoying, Scott, Joonsung, Dalton, Bokyung, Ike, and Misha for their friendship. I will feel guilty if I don’t thank Jacob Hirsh; everything was easier when Jack was in the lab.
I would like to thank all the Faculty and Staff of PSE, especially Eileen and Vivien for making everything smooth and straightforward. I need to thank Louis Raboin for his help on TEM and SEM operation, and most importantly I couldn’t catch so many trout without his fishing tips. I also want to thank Ting Xu and Zhiqun Lin for their help. Finally I want to thank my parents and sisters back home, I could not have come this far without their love and support.
ABSTRACT TRANSPORT POLYMERIZATION FOR MATERIALS SYNTHESIS SEPTEMBER 2006 ZHIXIANG LU, B., FUDAN UNIVERSITY Ph., UNIVERSITY OF MASSACHUSETTS AMHERST Directed by: Professor Thomas J. McCarthy Ultrathin (10 nm ~ 1 pm) poly(ethyl 2-cyanoacrylate) (PECA) films were prepared on flat surfaces via vapor deposition without experiencing the liquid phase. System pressure, monomer temperature, as well as surface initiators were studied in the process of controlling the thickness and roughness of polymer films. The growth of poly(ethyl 2-cyanoacrylate) film from patterned initiating surfaces resulted in patterned polymer films.
Bulk and surface modifications have been studied in this dissertation to expand the application of poly(ethyl 2-cyanoacrylate) thin films. Polymer/metal composites were prepared using supercritical carbon dioxide. It was found that platinum formed homogeneous particles in poly(ethyl 2-cyanoacrylate) films, when poly(ethyl 2- cyanoacrylate)/poly(para-xylylene) (PPX) multilayer thin films were used as substrate for the platinum deposition, particles formed continuous layer in PECA layer while Transmission electron microscopy (TEM) did not show any platinum particles in PPX layer, which enabled the preparation of alternative conducting-isolating layers. vi Different functionalities can be introduced to the surface of poly(ethyl 2- cyanoacrylate) films after anhydrides, isocyanates and acyl chlorides reacted with PECA film which was reduced by LIAIH¿ and BH3.
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM) and contact angle measurement indicated that the reaction yield was not high, but for special applications, this method may still be useful. Vapor deposition of ethyl 2-cyanoacrylate was also applied to the nano channels of anodized aluminum membrane (AAM). PECA layers with different thicknesses can be obtained on the inner wall of the nano channels by tuning vapor flow rate, temperature and vapor deposition time. PECA nanotubes were obtained after the removal of the anodized aluminum membrane.
PPX/PECA coaxial nanotubes with PPX-outer shell and PECA-inner shell were prepared by using vapor deposition of ethyl 2-cyanoacrylate (ECA) on the AAM-supported PPX nanotubes. Platinum deposition has been applied in the coaxial PPX-PECA nano tubes, platinum particles can be seen by SEM and TEM in the PECA layer or on the PECA inner surface. Gold nano particles were also formed inside of the PECA nanotubes using electroless gold deposition. vii TABLE OF CONTENTS Page ACKNOWLEDGMENTS.1 Solution polymerization of cyanoacryÌafe.2 Vapor deposition of poly(ethyl 2-cyanoacrylate) .3 Stability of poly-ơ-cyanoacryÌAf€.4 Application of poly(alkyl cyanoacryÌaf€)s.
- -- HH HH gu te 10 2. dc 0 SH TH HH ke 10 2.3 Cleaning of silicon Wafers.4 Modification of silicon WAaÍ€TS. óc HH HH ket 12 2.1 One-step modification.2 Two-step modificafiOf.3 Small molecule amines .4 Vapor deposition of PECA on silicon Wafers.5 Patterned initiator SUTÍaC€S.4 Results and Discussion .1 Modification of silicon WAÍ€TS. cu ng ng re 17 2.1 Surface-bound initiators on silicon waf€rs.2 Effect of temperature on the vapor deposition of PECA.3 Poly(ethyl 2-cyanoacrylate) thin films from different initiating Ji se.4 Effect of system pressure on vapor deposition of PECA.5 Vapor deposition of PECA on tris- TMSCI modified silicon M5 1 .6 ECA polymerization on patterned surfaces.
46 METAL DEPOSITION IN THIN POLYMER FILMS. HT TH TT TH HH HH gu ng 48 3.---- TH TT HH TT HT TH 52 3.3 Synthesis of PECA ÍiÏms.- HH TH ng key 53 3.4 Synthesis of poly(para-xylylene) thin filmas.5 Surface modification of PPX film.6 Multilayer polymer thin films.7 Pt deposition in polymer thin fñlms.8 Ag and Ni deposition in PECA thin films .3 Results and ÏDIsCuSSIOI. HH HH ng TH 57 3.1 Pt deposition in poly(ethyl 2-cyanoacrylate) thin films.2 The effect of temperature on platinum particle size .3 The effect of precursor concentration on platinum particle s1ze.4 Reduction with and without carbon dioxide.5 PPX surface mOdifiCafIOT\. Án HH ng gi, 63 3.6 Platinum deposition in PPX-PECA multilayer thin films.7 Silver and nickel deposition in poly(ethyl 2-cyanoacrylate) thin 01 1.
TH HH TH TT HH HH 68 3.- Án HH HH HH ng TH g9 000 69 SURFACE MODIFICATION OF POLY(ETHYL 2-CYANOACRYLATE) FILM.- HH HH HH HH TH HH gu kh 74 4.1 Surface modification of polymer fIÌms.2 Surface modification of poly(ethyl 2-cyanoacrylate) film.- TH TH ng TH HH kg 77 4. HH HH ớt 77 4.1 Reduction of PECA film by LIAIH¿.2 Vapor phase reaction of HFBC with LiAlH,-reduced PECA file ccceseteseeseecesesereesesesseesesessasseseesesseseons 78 4.3 Further modification of LIAIHa-reduced PECA films.4 PECA reduction with BH3 in diethyl ether at room {CTID€TAẦUTC oe 80 4.5 Modification of BH3-reduced PECA .3 Results and ÏDISCUSSIOTI.- SH ng TH HH HH nà nhiệt 81 4.1 PECA reduced by LIAIH¿ in diethyl ether.2 Vapor reaction of HFBC with LiAlH4-reduced PECA films.3 Solution reaction of HFBC with LiAlH,-reduced PECA films.4 Reduction of PECA film by BH; in diethyl ether. ch HH HH TT 0090 C1 102 4. "HH TH HT TT HT HT HH0 001510 103 PREPARATION OF SMALL POLYMER OBJECTS USING ANODIZED ALUMINUM MEMBRANES.
HH HH nh HH ng nưy 106 5.- << c1 HH TH HT g9 Kg 106 n9 2.2 Anodized aluminum membranes (AAM).- ác HH HT go HT 70t 109 5.-- Q0 LH TH TT n e 109 5. Án HH gu kh 109 5.3 Modification of anodized aluminum membranes (AAM).4 Vapor deposition of poly(ethyl 2-cyanoacrylate) on AAMs.5 Vapor deposition of poly(p-xylylene) on AAMs.6 Surface modification of the poly(p-xylylene) layer on AAMs.7 Preparation of poly(ethyl 2-cyanoacrylate)/ poly(p-xylylene) coaxial nanotubes using AAMS as templafes.8 Metal deposition in PPX/PECA nanotubes.3 Results and DDIsCUSSIOTI. Ăn TH ng ng tt 114 5.1 Vapor deposition of PECA on AAMs.1 Nitrogen flow rate oo.2 The effect of the temperature on the vapor deposition © Of PECA on AAM.3 The effect of vapor deposition time on the deposition Of PECA on AAM. - --- -- HH ng HT ng 131 5.3 PPX/PECA coaxial nanotubes.4 Platinum deposition in PPX/PECA coaxial nanotubes.
- HH HH TH HH HH HH TH kg 142 h2. 143 APPENDICES A CALCULATION OF PECA THICKNESS ON AAM. he 147 B ELECTROLESS GOLD DEPOSITION IN PECA NANOTUBES.- - c1 HH nh HT HH Ho HT c0 T0 157 xi LIST OF TABLES Table Page 2. Thickness of aminosilane layers on silicon wafer.
Silicon wafers modified by different aminosilanes and amines. Water contact angles and root-mean-square roughness (Rq) of the silicon wafers modified by tris(trimethylsiloxy)chlorosilane for different periods Of tI€. - ch HH ng HH HT HT Hiện 33 2. Water contact angles and Rq of silicon wafers treated with tris-TMSCI for different periods of time followed by 24 hour-APDMES vapor Phase r€aCtIOT.- HH HH HH HT TT TH ch ke 33 3.
Surface modification of PPX film. Water contact angles of PECA films reduced by LIAIH¿. The thickness change of the PECA films after LiAlH, reduction. Water contact angles of the LiA]H4-reduced PECA modification with s0: 0.
XPS data of LiAlH4-reduced PECA after modification with HFBC. XPS data and root-mean-square roughness of LiAlH4-reduced PECA surface modified with HFEBC. -0 HH» ng HH ng ng th 91 4. Root-mean-square roughness (Rq) of the 1 hour LiAlH4-reduced PECA modified with acyl chlOT1d€S.- cv SH ng re 91 4.
XPS data and water contact angles of the PECA film modified with acyl chlorides, an anhydride and 1socyanaf€S. Thickness and contact angles of BH; reduced PECA films before and after HF BC modifiCAtiOT. XPS data of BH3-reduced PECA film modified with HFBC. Modification of the 2-hour BH; reduced PECA.
XPS data of 2 hour BH3-reduced PECA film after modification. 101 xii LIST OF FIGURES Figure Page 2. Initiation mechanism of the polymerization of ethyl 2-cyanoacrylate by primary, secondary, and tertiary aIm1rI€S. Proposed mechanism of ethyl 2-cyanoacrylate polymerization from an activated surface initiator SI{©.
cu HH ng HH ng in " 8 2. Apparatus for vapor deposition of poly(ethyl 2-cyanoacrylate). Vapor deposition of PECA on patterned initiating surface. Structures of aminosilanes: 1.
Silanization of silicon wafers with different aminosilanes. Thickness (A) and root-mean-square roughness (B) of PECA films grown at 35 °C from (¢) APDMES (m) (N, N-diethyl-3- aminopropyl)trimethoxysilane (A) N- methylaminopropyltrimethoxysilane (®) 2- (trimethoxysilylethyl)pyridine - treated silicon wafers. Thickness (A) and root-mean-square roughness (B) of PECA films grown at 35 °C from (¢) ethylene diamine (m) diethylamine (A) triethylamine and (®) pyridine - treated silicon Wafers. Thickness (A) and root-mean-square roughness (B) of PECA films obtained from APDMES-modified silicon wafers under different system pressures with monomer at 35 °C for 20 minutes.
Vapor deposition of PECA on APDMES/ tris(trimethylsiloxy)s1lyl- chlorosilane (tris-TMSC]) modified silicon wafÍer. Nitrogen concentration on the surfaces of silicon wafers treated with tris-TMSCI for different periods of time followed by 24 hour- APDMES vapor phase reaction (XPS 15° take off angle). Thickness of PECA films after 2-hour deposition at 35 °C, 400 mm Hg on silicon wafers treated with tris-TMSC] for different periods of time followed by 24 hour-APDMES vapor phase reaction. Advancing (®) and receding (m) contact angles of PECA films formed on silicon wafers treated with tris-TMSC]I for different periods of time followed by 24 hour-APDMES vapor phase reaction.
AFM images of the PECA films deposited at 35 °C, 400 mm Hg for 2 hours on silicon wafers treated by tris-TMSC] for: 1.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Từ khóa và chủ đề nghiên cứu
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Transport polymerization - Tổng hợp vật liệu polymer mỏng" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ nghiên cứu polymerization vận chuyển tổng hợp vật liệu polymer mỏng. Điều khiển độ dày, độ nhám bề mặt và ứng dụng composite polymer/kim loại.
Luận án "Transport polymerization - Tổng hợp vật liệu polymer mỏng" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại University of Massachusetts Amherst. Năm bảo vệ: 2006.
Luận án "Transport polymerization - Tổng hợp vật liệu polymer mỏng" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Transport polymerization - Tổng hợp vật liệu polymer mỏng" thuộc chuyên ngành Polymer Science and Engineering. Danh mục: Công Nghệ Vật Liệu.
Luận án "Transport polymerization - Tổng hợp vật liệu polymer mỏng" có bao nhiêu trang?
Luận án "Transport polymerization - Tổng hợp vật liệu polymer mỏng" có 190 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Transport polymerization - Tổng hợp vật liệu polymer mỏng" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.