Depozice kovových nanočásticových vrstev na polymerní substráty

• Název práce v češtině: Depozice kovových nanočásticových vrstev na polymerní substráty
• Název v anglickém jazyce: Deposition of metal nanoparticles films on polymeric substrates
• Klíčová slova: magnetronové naprašování, nanočástice, plynový agregační zdroj, tenká vrstva, flexibilní elektronika
• Klíčová slova anglicky: magnetron sputtering, nanoparticles, gas aggregation source, thin film, flexible electronics
• Akademický rok vypsání: 2021/2022
• Typ práce: bakalářská práce
• Ústav: Katedra makromolekulární fyziky (32-KMF)
• Vedoucí / školitel: doc. Mgr. Jan Hanuš, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1) Seznámit se s problematikou vakuových metod přípravy nanočásticových vrstev.
2) Seznámit se s používaným experimentálním vybavením.
3) Stanovit teplotu skelného přechodu (Tg) vybraných polymerů.
4) Připravit vrstvy kovových nanočástic na vybrané polymerní substráty.
5) Zahřát připravené vzorky po vhodnou dobu při teplotách nad Tg a pod Tg.
6) Charakterizovat připravené vzorky pomocí SEM, AFM a dalších metod.

Seznam odborné literatury

[1] John L. Vossen, Werner Kern, Thin Film Processes II, Academic Press, 1991, San Diego
[2] Hynek Biederman, PLASMA POLYMER FILMS, Imperial College Press, 2004
[3] M. Hanif, R.R. Juluri, M. Chirumamilla, V.N. Popok, Poly(methyl methacrylate) composites with size-selected silver nanoparticles fabricated using cluster beam technique, J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 54 (2016) 1152–1159.
[4] V.N. Popok, I. Barke, E.E.B. Campbell, K.H. Meiwes-Broer, Clustersurface interaction: From soft landing to implantation, Surf. Sci. Rep. 66 (2011) 347–377.
[5] K. Wegner, P. Piseri, H.V. Tafreshi, P. Milani, Cluster beam deposition: a tool for nanoscale science and technology, J. Phys. D. Appl. Phys. 39 (2006) R439–R459.
[6] C. Ghisleri, F. Borghi, L. Ravagnan, A. Podestà, C. Melis, L. Colombo, et al., Patterning of gold–polydimethylsiloxane (Au–PDMS) nanocomposites by supersonic cluster beam implantation, J. Phys. D. Appl. Phys. 47 (2014) 15301.
[7] G. Bongiorno, A. Podestà, L. Ravagnan, P. Piseri, P. Milani, C. Lenardi, et al., Electronic properties and applications of cluster-assembled carbon films, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 17 (2006) 427–441.

Předběžná náplň práce

Depozice nanočástic na polymerní substráty je jednou z možností, jak připravit trvanlivé kontakty pro flexibilní elektroniku. V případě depozice spojité kovové vrstvy může docházet při ohýbání substrátu k poničení kontaktů a to zejména v důsledku rozdílných mechanických vlastností polymeru a kovové vrstvy. Jednak může dojít k delaminaci vrstvy ale také k popraskání, což vede k výraznému snížení vodivosti, či úplnému přerušení kontaktu. Jednou z možností je využít kontakty připravené pomocí multivrstvy kovových nanočástic, která je dostatečně pružná. Hlavním problémem je v tomto případě adheze nanočástic na podložku. Ukazuje se, že na polymerních substrátech lze nanočástice ukotvit tak, že se polymer i s nanočásticemi zahřeje na vhodnou teplotu a nanočástice se částečně "zataví" do polymeru.
Cílem práce je zkoumat, jakým způsobem se mění ukotvení nanočástic na polymerních podložkách v závislosti na teplotě. Pomocí plynového agregačního zdroje nanočástic budou nadeponovány vrstvy kovových nanočástic, zejména Ag a Ni na polymerní destičky. Polymery budou voleny tak, aby se lišila jejich teplota skelného přechodu Tg. Takto připravené vzorky budou následně různou dobu zahřívány na teploty pod a nad Tg a bude zkoumáno, jestli dochází k zanořování nanočástic do polymeru. Pomocí diferenciální skenovací kalorimetrie bude stanovena Tg pro vybrané polymery. Vzorky s nanočásticemi budou charakterizovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie, mikroskopie atomárních sil a u vybraných vzorků budou provedena měření jejich odporu.