۱-۲-۱۵ روش قالب گیری حلال ۱۱
۱-۲-۱۶ روش کاشت یونی ۱۱
۱-۲-۱۷ روش کوپلیمریزاسیون پیوندی ۱۲
۱-۲-۱۸ روش نانوایمپرینت یا نانوچاپ ۱۳
۱-۲-۱۹ روش قلم آغشته ۱۴
۱-۲-۲۰ ایجاد زبری توسط میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی ۱۴
۱-۲-۲۱ ایجاد زبری به روش میکروسکوپ نیروی اتمی ۱۵
۱-۲-۲۲ ایجاد فرسایش توسط لیزر ۱۵
۱-۳ پیشینه پژوهش اصلاح سطحی صورت گرفته توسط پرتودهی لیزر ۱۸
۱-۴ ارزیابی تغییرات شیمیایی، فیزیکی و خواص ایجاد شده ناشی از پرتودهی لیزر ۲۳
۱-۴-۱ واکنش پرتو لیزر و ماده ۲۳
۱-۴-۲ تغییرات عوامل شیمیایی ناشی از پرتودهی سطوح توسط لیزر ۲۶
۱-۴-۳ تغییرات فیزیکی و مرفولوژیکی ناشی از پرتودهی سطوح توسط لیزر ۲۸
۱-۴-۴ خواص و کاربرد‌های سطوح اصلاح شده توسط پرتودهی لیزر ۳۱
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول ۱-۱٫ واکنش‌های شیمیایی اساسی ایجاد شده، بعد از پرتودهی پلیمر [۱۳]. ۲۷
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار ۱-۱٫ تغییر شکل ساختمان سطحی مونو فیلامنت‌های پلی‌استر (دارای ۳۲۰ درصد ازدیاد طول) با افزایش شدت انرژی و تعداد پالس‌دهی لیزر، در طول موج پرتودهی ۲۴۸ نانومتر و فرکانس پالس ۲ هرتز [۳۱]. ۲۹
فهرست شکل­ها
عنوان صفحه
شکل ۱-۱٫ شماتیکی از روش‌های جذب خود مهاجرتی، خود آرایش یابندگی و لایه به لایه [۱۳]. ۸
شکل ۱-۲٫ شماتیکی از یک سیستم لایه نشانی با لیزر پالسی [۱]. ۱۱
شکل ۱-۳٫ شماتیکی از پدیدۀ اصلاح سطح یک بلور، به کمک کاشت یونی [۱]. ۱۲
شکل ۱-۴٫ فرایند ایجاد زبری توسط روش قلم آغشته [۱]. ۱۴
شکل ۱-۵٫ تصویر کامپوزیت پلی‌اتراترکتون پرتودهی شده با لیزر، در طول موج پرتودهی ۳۰۸ نانومتر و شدت انرژی ۱ ژول بر سانتیمتر مربع [۱۰]. ۳۷

فصل اول

پیشینه پژوهش اصلاح سطح توسط پرتودهی لیزر

۱-۱ پیشگفتار

خواص سطحی مواد در تعیین کاربرد‌های آن‌ها مهم می‌باشد و امروزه روش‌های مختلفی برای اصلاح این خواص استفاده می‌شوند. خواص مهم مواد پلیمری از قبیل چسبندگی، اصطکاک، تر شوندگی، نفوذ پذیری و سازگاری با محیط زیست می‌باشند که در عمل، همۀ این ویژگی‌ها از خصوصیات سطحی تأثیر می‌پذیرند. اصلاح سطح فرآیندی پرکاربرد و مهم در فناوری نانو بشمار می‌رود که باعث گسترش کاربرد مواد شده است [۱،۲]. اصلاح سطحی عبارت است از اصلاح سطح بیرونی با هدف تأثیر گذاشتن بر خواص مختلف مورد نظر، با حفظ ویژگی‌های کلیدی فیزیکی، که اگر این گونه اصلاح سطح به طور صحیح انجام شده باشد، خواص مکانیکی و عملکرد نمونه تحت تأثیر قرار نخواهد گرفت، ولی خواص مورد نظر تغییر کرده و بهبود خواهد یافت [۳].

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

اصلاح سطح، عملی است که برای ایجاد مشخصه‌ های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مختلف بر روی سطح مواد انجام می‌شود. اصلاح سطح معمولاً در مواد جامد و معمولاً با اهداف کنترل شکست و سایش (مانند ایجاد سختی، شکست، خستگی، مقاومت به سایش و غیره)، افزایش مقاومت در برابر خوردگی، تغییر خواص فیزیکی مانند رسانایی، مقاومت الکتریکی، انعکاس نور و غیره، تغییر زبری سطح، ایجاد قابلیت آبدوستی، ایجاد سطوحی با قابلیت ابرآبگریزی [۴]، رنگبری سطحی، ایجاد خواص چسبندگی و اتصال بر روی سطح [۵]، استریلیزه کردن [۳]، پاک‌کنندگی سطحی [۶]، خود تمیز شوندگی، ضد مه شدن و ضد برف شدن، خواص شفاف شدن یا پشت‌نما شدن [۷]، ایجاد خواص حرارتی و قابلیت تأخیر در مشتعل شدن [۸]، کنترل تحرک یا چسبیدن مواد زیستی [۹]، افزایش قابلیت نفوذ، فیلتراسیون یا تصفیه کردن [۱۰]، سازگاری بیولوژیکی یا عکس آن و قابلیت واکنش پذیری [۶،۱۱]، افزایش خواص رنگ پذیری، رنگرزی و چاپ [۱۲] و افزایش قابلیت پایداری و ثبات ابعادی [۵] انجام می‌شود.
اصلاح سطح پلیمر یک مبحث قدیمی است که منجر به کاربرد بیشتر مواد پلیمری مصنوعی در جوامع انسانی شده و در زمینه‌های مختلف از قبیل چسب‌ها، فیلتراسیون غشایی، پوشش‌دهی، اصطکاک و خوردگی، کامپوزیت‌ها، ابزارهای میکرو‌الکترونیکی، فناوری لایه‌ها و فیلم‌های نازک، بیومواد و غیره به کار گرفته شده است. به علت این مسائل، بهینه‌سازی و اصلاح سطح برای یک پلیمر بدون تغییر خواص تودۀ آن، موضوع تحقیقات کلاسیک سال‌ها قبل بوده است، و حتی هنوز هم تحقیقات عالی بر روی کاربرد‌های جدید مواد پلیمری به ویژه در زمینۀ بیوتکنولوژی و مهندسی پزشکی انجام می‌شود [۱۳].

۱-۲ روش‌های اصلاح سطحی مواد

روش‌های موجود برای اصلاح سطح و ایجاد نانو یا میکروساختار‌ها، با طبقه‌بندی ماهیت تغییر و اصلاح به دو گروه فیزیکی و شیمیایی و به طور کلی به گروه‌های لایه‌برداری یا ایجاد فرسایش، رسوب‌دهی یا پوشش‌دهی، تغییر شکل از طریق کشش مکانیکی، قالب‌دهی، مخلوط کردن و خود ساخت^[۱] تقسیم‌بندی می‌شوند، که هرکدام از این سیستم‌ها دارای روش‌های متفاوتی هستند [۴].
تا کنون روش‌ها و فرآیندهای مختلفی برای ایجاد زبری و اصلاح سطح گزارش شده است که از روش‌های متداول تغییر و اصلاح خواص سطحی با ایجاد زبری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱-۲-۱ اصلاح سطح توسط فرآوری و عملکرد پلاسما^[۲]

فرایند‌های تکمیل و رنگرزی در صنعت نساجی همواره با محدودیت‌های مختلفی روبرو بوده است. از روش‌های بهبود رنگ‌پذیری می‌توان به استفاده از پلاسما و کرونا^[۳] اشاره کرد. این روش‌ها قادر به اصلاح سطح منسوجات، بدون تغییر در خواص درونی پلیمر در یک محیط خشک، بدون آب و مواد شیمیایی هستند [۵]. در عملیات واکنش پلاسما با افزایش پلاریته، آبدوستی و بار الکتریکی سطح پلیمر می‌توان کاربرد‌های مفید مانند افزایش ترشوندگی سطحی، چسبندگی، رنگ پذیری، خون سازگاری و غیره را کسب نمود [۳،۱۳،۱۴].

۱-۲-۲ روش‌های عملیات شیمیایی‌تر و محلول‌ها^[۴]

تغییر و اصلاح شیمیایی شامل اثر یک یا چند نوع ماده بر یک سطح، جهت ایجاد سطحی با خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوب‌تر می‌باشد. بعضی مولکول‌های پلیمر شامل گروه‌های جانبی شبیه به هیدروکسیل، کربوکسیل، آمینو، استر و غیره هستند که این نوع از پلیمر‌ها می‌توانند مستقیماً با واکنش شیمیایی دگرگون شوند. در این روش پلیمر تحت تأثیر یکسری از حلال‌های شیمیایی قرار می‌گیرد تا با ایجاد یکسری از گروه‌های خاص شیمیایی مانند آلدئید‌ها، اسیدهای کربوکسیلیک، هیدروکسیل‌ها و آمین‌های اولیه بتوان خواص عملکردی خاصی را در سطح پلیمر ایجاد کرد [۱۳].

۱-۲-۳ روش تجزیه حرارتی به کمک افشاندن^[۵]

در یک تحقیق انجام گرفته توسط تاروال^[۶] و همکارانش [۷]، از تکنیک تغییر ماهیت شیمیایی در اثر افشاندن مخلوطی از استات روی و آب و ایجاد شدن حرارت بر روی شیشه همراه با تولید فیلمی از اکسید روی استفاده شده، جهت دست‌یابی به خاصیت آبگریزی و قابلیت انتقال بالای نور، که در نهایت به خواص شفاف شدن یا پشت‌نما شدن، خود تمییز شوندگی، ضد مه شدن و ضد برف شدن رسیده و از آن روش در میکروچیپ‌های متحرک و میکرو‌راکتورها استفاده شده است.

۱-۲-۴ روش سُل‌ژل^[۷]

فرایند سُل‌ژل یک روش شیمیایی‌تر با بهره گرفتن از یک اکسید فلزی می‌باشد و در واقع از اصل محلول‌سازی و رسوب‌دهی جامدات در مایعات با بهره گرفتن از تغییر پارامترهایی مثل دما استفاده کرده و محصولاتی مثل پوشش و پودر را بدست می‌آورند. البته باید یادآور شد که پوشش‌هایی که از این روش تولید می‌شوند دارای تخلخل‌هایی هستند، که بعضی خواص آن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد [۱۴].

۱-۲-۵ روش ایجاد زبری و رسوب‌دهی پاششی توسط مگنترون^[۸]