Διεργασίες νανοδομικών υλικών και νανομηχανικές ιδιότητες

Abstract

Στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής παρουσιάζεται μελέτη των νανομηχανικών ιδιοτήτων και της επιφανειακής μορφολογίας νανοδομικής μαλακής, κυρίως, ύλης και η επίδραση σε αυτές ιοντικών και θερμικών διεργασιών. Συγκεκριμένα, το πρώτο κεφάλαιο αποτελεί μια εισαγωγή στην επιστήμη και την τεχνολογία των νανοδομικών υλικών και τις εφαρμογές τους, με το ενδιαφέρον να εστιάζεται στα νανοδομικά υλικά, τα οποία αποτέλεσαν αντικείμενο μελέτης αυτής της διατριβή, ενώ δίνεται ο σκοπός εκπόνησης αυτής της διδακτορικής διατριβής. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται αναλυτικά τα φυσικά φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα κατά την ανάπτυξη των λεπτών υμενίων από την αέρια φάση με την τεχνική Sputtering και τις παραλλαγές της, ενώ δίνονται περιληπτικά οι τεχνικές επιφανειακής τροποποίησης των πολυμερικών υποστρωμάτων. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται αναλυτικά οι πειραματικές τεχνικές, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό της επιφανειακής μορφολογίας και των νανομηχανικών ιδιοτήτων των νανοδομικών υλικών, όπως και τα μοντέλα ανάλυσης των πειραματικών μετρήσεων. Επίσης παρουσιάζεται η τεχνική της Φασματοσκοπικής Ελλειψομετρίας, η οποία χρησιμοποιήθηκε για την μέτρηση των νανοδομικών χαρακτηριστικών (πάχος και σύσταση) των υλικών που μελετήθηκαν στην παρούσα διατριβή. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας και οι νανομηχανικές ιδιότητες πολυμερικών υλικών. Συγκεκριμένα μελετώνται οι νανομηχανικές ιδιότητες και οι τρόποι παραμόρφωσης στην νανοκλίμακα των μεμβρανών PET, ενώ στην περίπτωση του πολυκαρβονικού ερευνώνται οι επιπτώσεις της επιφανειακής τροποποίησης με δέσμη ιόντων Ar+ στις νανομηχανικές ιδιότητες του. Στο πέμπτο κεφάλαιο συζητούνται τα αποτελέσματα της μελέτης των μηχανισμών ανάπτυξης λεπτών υμενίων υδρογονομένου άνθρακα (α-C:Η) σε υπόστρωμα πυριτίου και λεπτών υμενίων μη-υδρογονομένου άνθρακα σε υπόστρωμα PET. Οι συνθήκες ανάπτυξης των λεπτών υμενίων άνθρακα συσχετίζονται με την επιφανειακή μορφολογία και τις νανομηχανικές ιδιότητες τους. Επίσης προτείνεται υπέρσκληρη πολυστρωματική νανοδομή, αποτελούμενη από λεπτά υμένια άμορφου άνθρακα με διαφορετικές ιδιότητες, και συσχετίζονται τα νανοδομικά χαρακτηριστικά τους με τις νανομηχανικές ιδιότητές τους. Στο έκτο κεφάλαιο μελετώνται τα νανοτοπογραφικά χαρακτηριστικά και οι νανομηχανικές ιδιότητες επικαλύψεων PTFE σε διδιάστατα και τρισδιάστατα μεταλλικά υποστρώματα. Το ενδιαφέρον εστιάζεται τόσο στην μελέτη με Μικροσκοπία Ατομικών Δυνάμεων των επιφανειακών χαρακτηριστικών της πολυμερικής επικάλυψης όσο και των νανομηχανικών ιδιοτήτων με την τεχνική της σημειακής νανοεγχάραξης του συστήματος PTFE/ (3D) μεταλλικό υπόστρωμα. Επίσης πραγματοποιείται διαδικασία τεχνητής αφαίρεσηςτης πολυμερικής επικάλυψης και προσδιορίζεται η μορφολογία και πάχος της παραμένουσας πολυμερικής επικάλυψης. Τέλος στο έβδομο κεφάλαιο συνοψίζονται αποτελέσματα και συμπεράσματα, τα οποία προέκυψαν από την παρούσα διδακτορική διατριβή.