19. Осаждение полимерных покрытий методом диспергирования исходного полимера концентрированным потоком энергии.

Активная газовая фаза формируется при воздействии концентрированного потока энергии на исходный полимер либо композиционный материал, перевод его в газовую фазу с последующем осаждением на поверхности изделия и образованием покрытия. В качестве концентрированного потока энергии используется лазерное излучение, электронный или ионный поток либо высокоскоростной термический нагрев. Все это происходит в вакууме. Рассмотрим эти методы: 1.Высокоскоростной термический нагрев в вакууме

Порошок полимера помещается на испаритель резистивного типа, системой насоса создается высокий вакуум а затем производится высокоскоростной нагрев полимера. Летучие продукты теплового разрушения осаждаются на изделие с образованием покрытия. Поддерживается большой процент капельной фазы микроразмеров.

2.Лазерное излучение При достаточной плотности энергии полимеры в вакууме диспергируются с выделением летучих продуктов, часть из которых осаждаются на поверхность изделия с образованием покрытия. То есть продукты диспергирования состоят из конденсирующейся и неконденсирующейся фаз. Схема для лазерного диспергирования обычная и включает в себя: лазер, система фокусировки, диспергированная мишень в вакуумной камере и изделие, на которое наносится покрытие. Только в термическом методе нагрев является поверхностным. Лазерным излучением легко управлять плотностью мощности и на лазерное излучение почти не влияет давление газообразных продуктов в газовой камере.

3.Электронно-лучевое воздействие. В качестве исходного материала может быть использован широкий круг различных материалов. Воздействие происходит с энергией от 500 до 2000 эВ и процесс нанесения состоит из стадий общей для всех материалов: -Начальный инкубационный период. В течении его происходит поверхностный нагрев материала, в ряде случаев плавление и радиационно-термическое модифицирование поверхностного слоя. -Интенсивное выделение летучих продуктов, плотность потока и скорость нанесения покрытия со временем развития процесса стабилизируется а для некоторых полимеров может значительно уменьшаться вследствие образования на поверхности карбонизированного слоя. В этой стадии происходит экранирование мишени от электронного потока, что приводит к пульсации физических параметров и возникновения автоколебательного режима диспергирования. При этом происходит периодическое изменение плотности потока энергии на мишень и соответственно скорости диспергирования и скорости нанесения. При повышении давления в объеме первичного электронного луча может формироваться несамостоятельный разряд. Появляется свечение в объеме электронного луча и на поверхности мишени, где давление продуктов диспергирования максимально.

Основные особенности: 1.поверхностное воздействие – не более длины пробега электрона (5-10 нм), 2.совместное радиационное и термическое взаимодействие на исходный материал, 4.возможность использования в методе широкого спектра материалов для нанесения покрытий, 5.возможность формирования композиционных и многослойных систем, 7.возможность автоматизации процесса, 8.простота, 9.надежность, 10.большой ресурс работы, 11.низкая стоимость оборудования для диспергирования(по сравнению с лазерными).

Недостатки:1.Электронная пушка располагается непосредственно в рабочей камере поэтому есть предел на давление. 2.Необходимость учитывать зарядку поверхностей геометрических мишеней.

Комбинированные методы сочетают в себе элементы всех трех методов. Обычно имеет место совместное использование 1 и 3, 2 и 3 направлений. Диспергирование органических материалов производиться термическим, лазерным или электронно-лучевым методом. А для их активации применяется газовый разряд. Растущие на подложке покрытия или летучие продукты диспергирования и могут обрабатываться потоком электронов, осуществляться термический нагрев подложки.

Области применения:-функциональные слоинанаполнителях композиционных материалов: это и волокнистые наполнители, ткани, дисперсные наполнители;

-Микро и наномеханика: антифрикционные, защитные, твердосмазочные слои. -Медицина: биосовместные, барьерные, биологически активные слои. -Электроника организационных материалов: защитные, гидрофобные, диэлектрические полупроводниковые слои для органических светодиодов. -Сенсорика: функциональные слои сенсоров, массчувствительные покрытия, газоразделительные и ионоселективные мембраны. -Оптика для оптических изделий из полимерных материалов: просветляющие и интерференционные слои.