Polimerlerin RF deşarj yöntemiyle oluşturulan plazmalarla işlenmesi
RF plasma treatment of polymer surfaces
Yazar: ZAHİDE TOSUN
Danışman: PROF. DR. AYHAN ÖZMEN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada poli(metil metakrilat) (PMMA) filmlerinin yüzeylerinin işlenmesi ve akıllı bir malzeme olan poli(2-(dietil amino)etil metakrilat) (PDEAEMA) ın depozisyonu radyo frekans (RF) plazmalar kullanılarak yapılmıştır. PMMA yüzeyleri argon ve azot gazları ile 40.2 MHz lik CCP (kapasitif eşlemeli plazma) sisteminde işlenmiştir. Plazma parametrelerinin polimerik malzemenin yüzeyine etkisi araştırılmıştır. Tüm deneyler 0.7 torr luk sabit basınçta farklı işleme zamanları ve farklı plazma güçlerinde gerçekleştirilmiştir. İşlenmiş yüzeylerin ıslanabilirliği temas açısı ölçümleri ile araştırılmıştır. Ayrıca yüzeylerin kimyasal yapısındaki değişim X-ışınlı foto elektron spektroskopisi (XPS) ile incelenmiştir. Sonuçlar tüm plazma işlemlerinin yüzeylerin ıslanabilirliğini arttırdığını göstermiştir.
Poli(2-(dietil amino)etil metakrilat) (PDEAEMA) polimer filmleri 13.56 MHz lik düzlemsel ICP (indüktif eşlemeli plazma) sistemle hem sürekli hem atımlı modda yapılmıştır. Alttaş sıcaklığının, plazma gücünün ve işlem döngüsünün polimer yüzeylerine etkisi araştırılmıştır. Kaplanan polimer filmlerinin karakterizasyonunda X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Fourier Transform İnfrared Spektroskopi (FTIR), Elektron Spin Rezonans Spektroskopisi (ESR) kullanılmıştır. Plazma ortamı ise Optik Emisyon Spektroskopisi (OES) yardımıyla analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre a modda sentezlenen polimerlerin monomer yapısıyla benzer olduğu bulunmuştur. Ayrıca atımlı modda işlem döngüsü arttıkça kaplama hızı da artmıştır.  Kaplanan filmlerin farklı pH değerli ortamlara gösterdiği tepkinin araştırılması için kopolimer filmler sentezlenmiştir. pH analizleri kaplanan polimer filmlerin asidik ve bazik çözeltilere karşı farklı davranış sergilediğini göstermiştir.

Abstract:
In this study,  surface modification  of  poly(methyl methacrylate) (PMMA) films and  the deposition of  poly(2-(diethyl amino) ethyl methacrylate) (PDEAEMA) polymer films which is a smart material were done via  radio frequency (RF) plasmas. PMMA surfaces were treated with CCP (capacitevely coupled plasma) system at 40.2 MHz frequency by using argon and nitrogen gases. All the experiments were conducted with different treatment times and plasma powers while the pressure was kept constant at 0.7 torr. The wettabilitiy of  treated surfaces was monitored. Moreover, the change on the chemical structure of the surfaces were monitored by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results showed that all the treatments improved the wettability of the polymeric films.
PDEAEMA films were deposited by using a planar  inductively coupled plasma system at 13.56 MHz both in continuous wave and pulsed mode. The influence of substrate temperature, plasma power and duty cycle on polymer surfaces were investigated. X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Fourier Transform Spectroscopy (FTIR), Electron Spin Resonance Spectroscopy (ESR) were used for the characterization of deposited polymer films. Also plasma enviroment was diagnosed with Optical Emission Spectroscopy (OES). Analysis results showed that polymers synthesized under pulsed plasma conditions have closer resemblance to monomer structure. Besides the deposition rate increased with the duty cycle in pulsed mode experiments. Copolymer films were deposited for the investigation of behavioral responses of films to the enviroments having different pH values. The pH analysis results showed that the films have different features when they were exposed to acidic and basic solvents.