Plazma destekli kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile polimer nano kaplamaların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polymeric nano coatings by plasma enhanced chemical vapor deposition method
Yazar: EMRAH DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA KARAMAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Polimerler sahip oldukları esnek ve çok yönlü fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri ile bilimsel ve endüstriyel alanlarda geniş kullanım potansiyeline sahiptirler. Bu çalışmada üstün mekanik, elektriksel, optik ve termal özelliklere sahip poli(metil metakrilat) (PMMA) polimeri ince film halinde Plazma Destekli Kimyasal Buhar Biriktirme (PECVD) yöntemiyle metil metakrilat monomeri kullanılarak değişik yüzeyler üzerinde sentezlenmiştir. PECVD yönteminin en önemli avantajı düşük sıcaklılarda ve çözücü içermeyen bir ortamda kaplama yapılmasına olanak vermesidir.  30oC'de buharlaştırılan MMA monomeri 3.5 sccm akış hızında reaktöre gönderilerek 13.56 MHz Radyo Frekansı (RF) kaynağı kullanılarak oluşturulan plazma ortamında silikon tabaka ve PMMA fiber mat yüzeyleri üzerine kaplanmıştır. Yapılan detaylı deneysel çalışmalarda reaktör basıncının, alttaş sıcaklığının ve plazma gücünün kaplanan polimerin kimyasal ve fiziksel yapısına ve kaplama hızına etkisi incelenmiştir. Kaplanan ince filmlerin kimyasal yapısı FTIR ve XPS analizleri ile açığa çıkarılmıştır. Kaplama kalınlıkları mekanik profilometre kullanılarak belirlenmiş, kaplamaların fiziksel yapısı ise SEM analizi ile incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda 25oC taban sıcaklığı, 10 W plazma gücü ve 300 mTorr reaktör basıncı koşullarında düşük çapraz bağlı PMMA ince filmlerin silikon tabaka üzerine 14.25 nm/dk kaplama hızı ile kaplandığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Because of their flexible and versatile physical, chemical and mechanical properties, polymers have found great interest in both scientific and industrial fields. In this study, poly (methyl methacrylate) (PMMA), which has excellent mechanical, electrical, optical and thermal properties, was synthesized as a thin film using Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) method on a variety of surfaces using methyl methacrylate as the starting monomer. The most important advantage of the PECVD method is that it allows to the coatings without the requirements of solvents and high temperatures.  MMA monomer is vaporized at 30oC and sent to the reactor at a constant flow rate of 3.5 sccm. Plasma is generated using an 13.56 MHz Radio Frequency (RF) source in a cylindrical reactor. The effects of the reactor pressure, the substrate temperature and plasma power on chemical and physical structures of the coatings and on the deposition rates were studied in detail. The chemical structures of the as-deposited PMMA thin films were revealed by XPS and FTIR analyzes. Coating thicknesses were determined using a mechanical profilometer, and the physical structures of the coatings were examined by SEM analysis. The results showed that depositions carried out at a substrate temperature of 25°C, plasma power of 10 W and under a reactor pressure of 300 mTorr conditions have the greatest degree of functional retention with a deposition rate of 14.25 nm/min.