بررسی اثر شعله پلاسمای سرد اتمسفری بر ویژگی های سطح جامد
چکیده
تکنولوژی پردازش سطح توسط پلاسما، به عنوان راه حلی نوین و موثر برای اصلاح ویژگی های سطحی مواد در صنایع گوناگون شناخته شده است. در میان انواع پلاسما، پلاسمای اتمسفری غیر حرارتی به دلیل مزایای فراوان آن مانند دمای پایین و فعالیت شیمیایی بالا، مورد توجه قرار گرفته است. یکی از چشمه های پلاسمای اتمسفری، شعله پلاسمای سرد می باشد که بر مبنای تخلیه سد دی الکتریک عمل می کند. پروژه حاضر به طور کلی شامل دو بخش اصلی می گردد، ساخت منبع شعله سرد پلاسما و سپس به کار گیری آن در پردازش سطحی مواد. بر این اساس، برای تولید شعله پلاسمای سرد اتمسفری به طراحی و ساخت دو نوع ساختار متفاوت، با سیستم های میدان طولی و میدان عرضی پرداختیم. شعله پلاسمای آرگون و ترکیب آن با گازهای اکسیژن و نیتروژن تولید شده، توسط منبع ولتاژ بالای سینوسی acدر فرکانس khz 6/18 و ولتاژkv 15، بر روی دو سطح پلیمری پی وی سی (pvc) و لاستیک سیلیکونی (sr) اثر داده شد. پس از پردازش، میزان تغییر در برخی از ویژگی های مهم سطحی نظیر انرژی سطح، رطوبت پذیری و آب دوستی سطح مورد مطالعه قرار گرفت. آنالیز ساختار شیمیایی سطح به وسیله ی اسپکتروسکوپی مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir) انجام شد. همچنین برای تحلیل و شناسایی گونه های واکنش پذیر موجود در شعله پلاسما، اسپکتروسکوپی گسیل نوری (oes) انجام گرفت. به منظور تعیین انرژی سطح از روش اندازه گیری زاویه تماس و شیوه ی اونز-وند برمینای جداسازی انرژی سطح کل به مولفه های قطبی و غیر قطبی (پراکندگی) استفاده نمودیم. نتایج به دست آمده از اندازه گیری های زاویه تماس و انرژی سطح نشان می دهند که آب دوستی و رطوبت پذیری نمونه های پردازش شده افزایش یافته است. افزایش انرژی سطح ناشی از افزایش بخش قطبی انرژی سطح بوده که به دلیل جذب گروه های قطبی بر سطح نمونه ها است. این امر در نتایج به دست آمده از اسپکتروسکوپی ftir با افزایش جذب گروه هایی نظیر c?h و c=o تایید شد. در طیف سنجی گسیل نوری نیز وجود گونه های واکنش پذیر اتمی، مولکولی خنثی و برانگیخته اکسیژن و نیتروژن و رادیکال های هیدروکسیل (oh) در شعله پلاسمای آرگون و آرگون/نیتروژن تشخیص داده شد. وجود این گروه ها منجر به افزایش قطبش سطح شده و در فعالسازی شیمیایی سطح پلیمر ها نقش به سزایی ایفا کرده و به شدت موجب افزایش رطوبت پذیری و آب دوستی سطح می گردد.