Physics of Surfaces and Thin Films of Polymers - NBCM090

• Title: Fyzika povrchů a tenkých vrstev polymerů
• Guaranteed by: Department of Macromolecular Physics (32-KMF)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2021
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Hours per week, examination: winter s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech, English
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: prof. RNDr. Hynek Biederman, DrSc.; prof. Ing. Andrey Shukurov, Ph.D.
• Classification: Physics > Biophysics and Chemical Physics

Annotation

English

Last update: T_KMF (23.05.2006)

Basic terms and properties of macromolecular solid surfaces . Methods of their investigation. Modification of their surfaces. Common and organic thin films, their basic properties, methods of investigation and preparation.

Czech

Last update: ()

Základní pojmy a vlastnosti povrchů makromolekulárních látek. Metody jejich zkoumání. Modifikace jejich povrchu. Obecné a organické tenké vrstvy, jejich základní vlastnosti, metody zkoumání a způsoby přípravy.

Literature

Last update: RNDr. Pavel Zakouřil, Ph.D. (05.08.2002)

[1] H.Biederman, Y.Osada:Plasma Polymerisation Processes. Elsevier, Amsterdam 1992

[2] B.W.Cherry:Polymer surfaces. University Press, Cambridge 1981

[3] H.Yasuda: Plasma Polymerization. Academic Press, Orlando, 1985

[4] L.Eckertová : Metody analysy povrchů. Academia, Praha 1990

Requirements to the exam

Last update: prof. RNDr. Hynek Biederman, DrSc. (10.10.2017)

Zkouška je ústní se zadáním tří otázek z probírané tématiky a možností přípravy na místě. Dále pak jsou možné doplňující krátké otázky. Podmínkou konání zkoušky je systematická účast na přednášce.

Syllabus

English

Last update: T_KMF (23.05.2006)

1) Definition of basic terms. Thin film, surface, interface. Monomer, oligomer, polymer: linear, branched, cross-linked. Glass transition temperature. Morphology of polymers.

2) Preparation of polymer thin film from solution. Multilayer polymer systems. Composites.

3) Measurement of the thickness of films. Tolansky method, quartz crystal monitor, profilometer(surfometer)

4) Geometry of polymer surfaces. Roughness. Fractal approach to the roughness assessment. Possibilities of the electron microscopy for the study of the surface of polymer films

5) Surface energy, energy of the interface. Methods of the surface energy measurements, static and dynamic.

6) Stabilization of surface properties of polymers. Yasuda's model explaining hysteresis observed in measurements of contact angles of hydrophilic films.

7) Methods of surface analysis applied to polymers, fundamentals of ESCA, AES, SIMS.

8) Basics of the infrared transmission spectroscopy, FTIR, ATR

9) Morphology of nanostructures. Fundamentals of STM and AFM.

10) Thin films prepared by Langmuir-Blodgett technique or electrolitically.

11) Thin polymeric films pepared by vacuum methods. Evaporation, sputtering. Basics of dc and rf discharges for sputering, magnetrons

12) Plasma polymerization, application of dc, rf and microwave discharges. Basic deposition parameters of plasma polymerization.

13) Processes of etching in a low temperature plasma. Sputter-etching, reactive ion etching, plasma etching.

14) Summary of polymer surface modifications in a low temperature plasma.

Czech

Last update: ()

1. Vymezení základních pojmů. Tenká vrstva, povrch, rozhraní. Monomer, oligomer, polymer lineární, větvený, síťovaný. Teplota zeskelnění. Morfologický stav polymerů.

2. Příprava tenké polymerní vrstvy z roztoku. Příklad využití polymerních vrstvových systémů v elektrofotografii. Vícevrstvové polymerní systémy. Kompozity.

3. Měření tlouštěk vrstev. Tolanského metoda, metoda s využitím kmitajícího křemenného krystalu, profilometrie (Surfometr).

4. Geometrie povrchu polymerů. Drsnost. Fraktálový přístup k hodnocení drsnosti povrchu. Možnosti elektronové mikroskopie pro studium struktury povrchu polymerních vrstev.

5. Povrchová energie , energie rozhraní. Metody měření povrchové energie, statické a dynamické.

6. Stabilisace povrchových vlastností polymerů. Yasudův model objasňující pozorované hysteresní jevy při měření kontaktního úhlu na hydrofilních polymerech.

7. Metody analýzy povrchů aplikované na polymery. Fyzikální základy metod ESCA, AES, SIMS.

8. Základy infračervené transmisní spektroskopie, zejména FTIR a vnitřní reflexní spektroskopie ATR.

9. Morfologie nanostruktur. Základy rastrovací tunelové mikroskopie STM a mikroskopie atomových sil.

10.Tenké vrstvy připravené metodou Langmuir-Blodgettové nebo elektrolyticky.

11.Tenké polymerní vrstvy připravované vakuovými metodami. Napařování, naprašování. Základy stejnosměrného a vysokofrekvenčního výboje pro naprašování, magnetrony.

12.Plasmová polymerace, využití stejnosměrného, vysokofrekvenčního a mikrovlného výboje. Základní deposiční parametry plasmové polymerace.

13.Procesy leptání v plasmatu. Leptání odprašováním, iontové reaktivní leptání, plasmové leptání.

14.Shrnutí modifikací polymerních povrchů v plasmatu.