Tribological transfer of polytetrafluoroethylene onto silicon oxide and polymer surfaces

Bu çalışmanın temel amacı politetrafloroetilen (PTFE)'in termal olarak oksitlenmiş silikon, polisitren (PS), polivinil klorür (PVC) ve polimetil metakrilat (PMMA) yüzeylere tribolojik transferinin doğasını anlamak, bununla birlikte tribolojik madde transferi sırasında ya da sonrasında polimer-yarıiletken ve polimer-polimer arayüzlerinde meydana gelebilecek kimyasal bağ oluşumlarını incelemektir. PTFE'nin transfer edildiği yüzeylerin ıslanabilirlik özelliklerinin düzenlenmesi de amaçlanmaktadır. Bu hedefler doğrultusunda, araştırmanın ilk bölümü silikon oksit ve polimer alt katmanların hazırlanması ve bu alt katman yüzeylerinde istenilen PTFE desenlerinin oluşturulması amacıyla tribolojik transfer yönteminin kullanımı üzerine yoğunlaşmıştır. Bu transferin gerçekleştirilmesi, silikon oksit ve polimer örneklerin üzerinde bir PTFE parçasının kaydırılması suretiyle, yüzeyler arasında sürtünme meydana getiren basit bir ekipmanın tasarlanmasıyla sağlanmıştır. Tribolojik etkileşimin temas kuvveti açısından kademeli olarak artışının gözlemlenmesi amacıyla, eğimli alüminyum plakaların üzerine yerleştirilen bazı örneklerde kayma hareketinin gerçekleştiği yönde çok hafif bir meyil (∼0.5◦) uygulanmıştır. Buna ek olarak, örneklerin zamana ve çeşitli organik çözücüler ve kaynar suyla yıkama / temizleme süreçlerine karşı dayanıklıklarını keşfetmek amacıyla kullanılan prosedürler yine bu bölüm içerisinde verilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, PTFE ile temas eden silikon oksit ve polimer yüzeylerin karakterizasyonu, X-ışını Fotoelektron Spektroskopi (XPS), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Fourier Transform Infrared (Kızılötesi) Spektroskopi (FT-IR) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. PTFE'nin silikon oksit ve polimer yüzeylere en hafif temasta bile güvenilir bir biçimde geçtiğini gösteren XPS sonuçları elde edilmiş; SEM ve AFM görüntüleri karşı silikon oksit yüzeylere sağlam morfolojik değişikliklerin uygulandığını desteklemiştir. Karşı silikon oksit yüzeylere tribolojik PTFE transferinin kademeli olarak artışı için eğimli alüminyum plakaların kullanıldığı deneylerde, temas kuvvetindeki artışla, transfer edilen PTFE'nin miktarı arasındaki ilişki, PTFE transferini gerçekleştirmek için gereken 5 kPa değerindeki minimum görünür temas basıncının hesaplanması için bize yardımcı olmuştur. Zamana ve çeşitli kimyasal yıkama işlemlerine karşı desenlerin gösterdiği dayanıklılık, etkileşimin yüksek ihtimalle kimyasal bağlarla oluştuğu yönündeki önermemize yol göstermiştir. Silikon oksit yüzeylerinin ıslanabilirlik özelliklerinin izlenmesi amacıyla uygulanan temas açısı ölçümleri, PTFE transferiyle silikon oksit yüzeylerin hidrofobik özelliklerinin, transfer edilen desene bağlı olmak üzere, önemli ölçüde artırılabildiğini göstermiştir. Bulguların tümü PTFE'nin çeşitli karşı yüzeylere tribolojik transferinin basit bir prosedürle mümkün olduğunu, bu transferin de akademik ve ticari anlamda önemli olduğunu kanıtlar niteliktedir.