Procesy plazmové polymerizace
Základní charakterizace:
Plazmová polymerace zahrnuje skupinu metod užívaných k přípravě kvazi-polymerních materiálů pod vlivem plazmatu. Jednotlivé metody se rozlišují podle způsobu vstupu látky určené k plazmové polymeraci. Látka může do plazmatu vstupovat jako pevná v podobě rozprašovaného terče nebo v plynné formě a to buď jako odpařený vstupní polymer nebo plynný monomer. Molekuly, které vstoupí do oblasti plazmatu doutnavého výboje, jsou následkem srážek s energetickými elektrony a ionty excitovány a rozpadají se na radikály a ionty. Ty pak reagují s dalšími molekulami monomeru, fragmenty původních molekul a samy mezi sebou za vzniku síťované struktury.
Na rozdíl od klasické polymerace, kde jsou vzniklé makromolekuly složeny z velkého počtu pravidelně se opakujících jednotek a jsou často lineární, plazmové polymery jsou vždy síťované a jejich struktura je do značné míry náhodná a výsledný polymer se od vstupního materiálu značně liší svými fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Míru fragmentace a tedy podobnost produktu se vstupním polymerem je možné významně ovlivnit depozičními podmínkami (tlak, výkon, geometrie depozičního systému, pulsováním, složením pracovní směsi…) a tím získat materiály se zajímavými a dobře definovanými funkčními vlastnostmi (mechanické vlastnosti, morfologie, rozpustnost, smáčivost, bio-adhesivita a podobně).
Výhody:
Plazmová polymerace přináší některé zásadní výhody ve srovnání s konvenční chemickou syntézou:
- je možné takto připravovat vrstvy ze zcela libovolných monomerů, které není možno polymerovat chemickou cestou
- vrstvy plazmových polymerů je na rozdíl od chemické cesty možné připravovat libovolně tenké/tlusté (od nanometrů po mikrometry), na velké plochy a s vysokou homogenitou
- plazmové polymery je možné nanášet na libovolné substráty při zachování funkčních vlastností
- plazmovou polymeraci je možné kombinovat s dalšími depozičními technikami, což umožňuje syntézu nejrůznějších typů nanomateriálů
- za určitých podmínek (typicky vyšší tlaky ~ desítky Pa) plazmová polymerace probíhá v objemu plazmatu. To vede k tvorbě částic s rozměry od několika desítek nanometrů do několika mikrometrů.
Využití:
Plazmové polymery byly v šedesátých letech minulého století používány jako dielektrické separační vrstvy. Nicméně od té doby se spektrum možného využití plazmových polymerů značně rozšířilo. V současné době nacházejí díky svým unikátním vlastnostem plazmové polymery uplatnění například jako bariérové a ochranné vrstvy, regulují smáčivost a bio-adhesivní/bio-repulsivní povlakovaných objektů, či slouží pro přípravu pokročilých antibakteriálních povlaků využitelných v lékařské praxi.
Co nás zajímá:
- Studium plazmové polymerizace, které je zaměřené na pochopení chemických a fyzikálních procesů vedoucích k depozici plazmově polymerních vrstev, tj. na určení vztahu mezi parametry depozičního procesu (včetně parametrů plazmatu) a výslednou strukturou, složením a základními fyzikálními, chemickými a bio-adhesivními vlastnostmi plazmových polymerů.
- Vývoj alternativních postupů přípravy plazmových polymerů.
- Studium procesů stárnutí (časová a teplotní stabilita) plazmových polymerů.
- Aplikace plazmových polymerů zejména pro bio-medicinské aplikace.
Jaká témata nabízíme pro studenty:
Pro akademický rok 2019/2020 připravujeme vypsání témat bakalářských a diplomových prací, která budou pokrývat základní oblasti přípravy plazmově polymerních vrstev a nanočástic i jejich charakterizace. Témata budou zveřejněna na konci srpna 2019.