پژوهشکده فیزیک کاربردی وستاره شناسی
گروه پلاسما
پاياننامه جهت دريافت درجه كارشناسيارشد
در رشته ي مهندسی پلاسما
عنوان فارسي
بررسی اثر پلاسما بر روی پلیمر پلی متیل متاکریلات آلاییده با رنگینه آمینوآزو بنزن
استاد راهنما
آقای دکتر محمد صادق ذاکرحمیدی
استاد مشاور
آقای دکتر سیروس خرم
پژوهشگر
محمد رضا یاری
شهریور 1393
سپاسگزاری
خداوند بزرگ را سپاس میگویم که فرصت قدم نهادن در مسیر علم و دانش را بر من ارزانی داشت و در لحظات سرگشتگی، مرا به آرامش یاد خود رهنمون ساخت. بر خود لازم می دانم که از اساتید محترمی که در طول این پژوهش راهنمایم بودهاند کمال سپاس و امتنان خود را ابراز نمایم. از استاد محترم و دانشور، جناب آقای دکتر محمدصادق ذاکرحمیدی که به عنوان استاد راهنما در تدوین این رساله ، نهایت لطف و کمک خویش را نصیب اینجانب نمودند، صمیمانه سپاسگزارم. همچنین از زحمات استاد مشاور محترم جناب آقای دکتر سیروس خرم که در طول این پژوهش یاریم نمودند،سپاسگزاری میکنم. و برخود وظیفه میدانم از تمامی اساتیدگروه آموزشی مهندسی پلاسما و تمامی اساتید و کارکنان محترم دوران کارشناسی و کارشناسی ارشد که شرف حضور در محضرشان را داشتهام تشکر نمایم. و در آخر از خانواده عزیزم که در تمام لحظات تحصیل مشوقم بودند نهایت تشکر و قدردانی را دارم.

نامخانوادگی دانشجو: یاری نام: محمد رضاعنوان پایاننامه :‌ بررسی اثر پلاسما بر روی پلیمر پلی متیل متاکریلات آلاییده با رنگینه آمینوآزو بنزناستاد راهنما: دکتر محمدصادق ذاکرحمیدی
استاد مشاور: دکتر سیروس خرممقطع تحصیلی: کارشناسی ارشد رشته: مهندسی پلاسما گرایش: اتمی و مولکولی دانشگاه: تبریز دانشکده: پژوهشکده فیزیک کاربردی و ستاره‌شناسی
تاریخ فارغالتحصیلی: شهریور 1393 تعداد صفحه: 73کلید واژهها: پلاسما ، پلیمر ، رنگینه آزو، پلی متیل متاکریلات ، طیف سنجی مادون قرمز ، طیف سنجی جذبیچكيده:
پلیمرهای آلی به علت دارا بودن خواص منحصر به فرد کاربردی ، مانند شکل گیری آسان ، تولید ارزان ، قابلیتهای فوتونیکی مناسب ، امروزه در صنایع مختلف ،از جمله صنایع الکترونیک و پزشکی مورد استفاده قرار میگیرند. تغییر رفتار سطحی این پلیمرها با استفاده از مواد شیمیایی یا روش‌های متعدد دیگر به علت تغییر خصوصیات برهم کنشی و مورفولوژیک ، امروزه برای بهبود پارامترهای مدنظر، مورد استفاده قرار می‌گیرد از معایب این روشها افزایش مواد مضر(مواد شیمیایی عمل نکرده یا رادیکال های آزاد) ، باعث شده است تمایل به سمت روش‌های نوین تغییر رفتار سطحی مانند استفاده از سیستم های پلاسمایی مورد توجه قرار گیرد. بررسیهای صورت گرفته بر روی سیستم‌های پلیمری در معرض پلاسما ، نشانگر پیچیدگی رفتار این مواد در حضور محیط پلاسما می‌باشد و تا به امروز تئوری منسجم و تأیید شده ای در مورد نوع این برهم کنش ها ارائه نشده است.
در این تحقیق ، از محیط پلاسمایی با شرایط کاری متفاوت و پلیمر آلاییده با رنگینه به منظور بررسی اثر متقابل برهمکنش با پلاسما استفاده واقع شده است و به بررسی طیف‌های vis وFTIR ، قبل و بعد از قراردهی در محیط پلاسما پرداخته شده است.(وجود رنگینه اجازه بررسی رفتار پلیمر را در بازه طول موج جذبی نیز ممکن می سازد.) در نتیجه می‌توان تغییرات ایجادشده در طیفهای حاصل را به دلیل این اثر متقابل ، مورد مطالعه قرار داد.
فهرست مطالب
1فصل اول: بررسی منابع2
1-1-پلاسما2
1-1-1-تاریخچه و کاربرد2
1-1-2-مفاهیم اولیه3
1-1-3-تقسیم بندی پلاسما8
1-1-4-تولید پلاسما11
1-1-5-برخورد در پلاسما11
1-1-6-واکنشهای پلاسما12
1-2-پلیمر18
1-2-1-درجه پلیمریزاسیون18
1-2-2-تاریخچه پیدایش پلیمرها18
1-2-3-خواص پلیمر19
1-2-4-دمای انتقال شیشهای برای پلیمر (Tg)19
1-2-5-طبقهبندی پلیمرها20
1-2-6-پیوندهای عرضی در پلیمرها23
1-3-پلاسما و پلیمر23
1-3-1-سطوح پلیمرها و برهمکنشها23
1-3-2-عملیات اصلاح سطح24
1-3-3-فرایند کسل25
1-3-4-پدیده کو انچینگ25
1-3-5-فوتو فیزیک25
1-3-6-فوتو شیمی26
1-4-رنگینه آزو26
1-4-1-آزو بنزن…………………………………………………………………………………………………26
1-5-تئوری اسپکترو فوتومتری28
1-6-پلیمرهای آلاییده30
2فصل دوم : مواد و دستگاههای مورد استفاده و روشها32
2-1-مواد32
2-1-1-پلیمر پلی متیل متاکریلات32
2-1-2-حلال دی کلرو متان32
2-1-3-رنگینه آمینوآزوبنزن aniline yellow33
2-2-روش تهیه نمونه34
2-3-دستگاههای مورد استفاده34
2-3-1-دستگاه اولتراسونیک35
2-3-2-دستگاه اسپین کوتر35
2-3-3-دستگاه طیفسنجی FT-IR35
2-3-4-دستگاه طيفسنجی جذبیUV/VIS37
2-3-5-دستگاه پلاسمای مورد استفاده38
2-3-6-دستگاههای ایجاد کننده خلا39
2-3-7-نرم افزارهای مورد استفاده39
2-3-8-تئوری اکسایتون کاشا40
2-3-9-روش کلی برای تحلیل دادهها40
3فصل سوم : بحث ونتایج42
3-1آنالیز FT-IR42
3-1-1-آنالیز FT-IR مواد اولیه42
3-1-2-آنالیز FT-IR برای اثر پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان RF44
3-1-3-آنالیز FT-IR برای اثر پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC52
3-2-آنالیز UV/VIS61
3-2-1-آنالیز UV/VIS برای نمونههای قرار داده شده در معرض پلاسمای RF61
3-2-2-آنالیز UV/VIS برای نمونههای قرار داده شده در معرض پلاسمای DC63
3-3-نتیجه گیری وبحث67
3-4-پیشنهادات68
فهرست منابع ………………………………………………………………………………………………………………… 69
فهرست اشکال
شکل ‏11 : پروب لانگمویر داخل پلاسما6
شکل ‏12 : برخی از واکنشهای مهم الکترون در پلاسما12
شکل ‏13 : نحوه انجام اچینگ17
‏شکل14 : نحوه تبدیل ایزومر ترانس به سیس و بالعکس28
شکل ‏21 : ساختار مولکولی پلیمر PMMA32
شکل ‏22 : سمت راست : ساختار مولکولی/ سمت چپ : مدل مولکولی رنگینه aniline yellow برگرفته از سایت ویکیپدیا34
شکل ‏23 : شمای کلی نحوه عملکرد دستگاه طیفسنجی FT-IR36
شکل ‏24 : شکل طرح‌وار از دستگاه اسپكتروفوتومتر38
‏شکل31 : طیف FTIR حاصل از پلیمر پلی متیل متاکریلات اولیه42
شکل ‏32 : طیف FTIR حاصل از رنگینه aniline yellow43
شکل ‏33 : before : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما / after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعد از قرار گیری در معرض پلاسمای RF تخلیه الکتریکی تابان آرگون45
شکل ‏34 : before : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما / after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعد از قرارگیری در معرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان RF متان46
شکل ‏35 : before : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما / after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعد از قرار گیری در معرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان RF نیتروژن47
شکل ‏36 : before : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما / after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعد از قرارگیری در معرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان RF اکسیژن48
شکل ‏37 : تمام طیفهای نمونهها بعداز پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان RF Ar: آرگون CH4:متان N2: نیتروژن O2: اکسیژن49
شکل ‏38 : شکل شماتیک شکسته شدن پیوند میان اکسیژن و کربن توسط پلاسما و تولید فرمالدهید51
شکل ‏39 : before : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما / after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعد از قرار گیری در معرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC گاز آرگون( نمونه در قطب مثبت)52
شکل ‏310 : before : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما / after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعد از قرار گیری در معرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC گاز آرگون ( نمونه در قطب منفی)53
شکل ‏311 : before : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما / after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعداز قرارگیری درمعرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC گاز متان (نمونه در قطب مثبت)54
شکل ‏312:e befor : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما / after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعد از قرار گیری در معرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC گاز متان ( نمونه در قطب منفی)55
شکل ‏313:e befor : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما/ after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعد از قرار گیری در معرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC گاز نیتروژن ( نمونه در قطب مثبت)56
شکل ‏314: before : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما / after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعد از قرار گیری در معرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC گاز نیتروژن ( نمونه در قطب منفی)57
شکل ‏315:e befor : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما / after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعد از قرار گیری در معرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC گاز اکسیژن ( نمونه در قطب مثبت)58
شکل ‏316:e befor : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه قبل از پلاسما / after : طیف نمونه پلیمری آلاییده با رنگینه بعد از قرار گیری در معرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC گاز اکسیژن ( نمونه در قطب منفی)59
شکل ‏317 : طیف جذبی تمام نمونهها پس از قرارگیری در معرض پلاسمای RF Ar : آرگون CH4: متان N2: نیتروژن O2 : اکسیژن61
شکل ‏318 :طیف جذبی نمونهها پس از قرارگیری در معرض پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC Ar.pos:آرگون/قطب مثبت Ar.neg:آرگون/قطب منفی CH4.pos : متان/قطب مثبت CH4.neg : متان/قطب منفی N2.pos: نیتروژن/قطب مثبت N2.neg: نیتروژن/قطب منفی O2.pos:اکسیژن/قطب مثبت O2.neg:اکسیژن/قطب منفی64
فهرست جداول
جدول 3- 1 : عدد موج برای قلههای طیف پلیمر پلیمتیلمتاکریلات و پیوندهای مربوط به آنها43
جدول 3- 2 : عدد موج قلههای طیف و پیوند مربوط به آنها44
جدول 3- 3 : جدول کیفی نمایش وضعیت پیوندهای پلیمر بعد از پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان RF با گازهای مختلف50
جدول 3- 4 : جدول کیفی نحوه اثر پلاسمای تخلیه الکتریک تابان DCبا گازهای مختلف بر پیوندهای پلیمر60
جدول 3- 5 : جدول تاثیر پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان RF بر محل قلههای طیف جذبی UV/VIS62
جدول 3- 6 : نحوه اثر پلاسمای تخلیه الکتریکی تابانRF برقلههای حاصل از طیفسنجی جذبی UV/VIS63
جدول 3- 7 : جدول تاثیر پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC بر محل قلههای طیف جذبی UV/VIS65
جدول 3- 8 : نحوه اثر پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان DC با گازهای مختلف بر قلههای طیف جذبی UV/VIS66
مقدمه
پلیمرها با توجه به قیمت ارزان و خصوصیات ویژهای که دارند میتوانند در صنایع و پزشکی کاربردهای وسیعی داشته باشند از خواص مهم آن می توان به همگنی بالا ، چسبندگی فیزیکی و شیمیایی ، استحکام مکانیکی مطلوب ، مناسب بودن برای استفاده در صنایع نانو و میکرو اشاره کرد.]1[ وجود خاصیت نیم‌رسانایی در تعدادی از پلیمرها، استفاده این مواد را در ترانزیستورها و صنایع الکترونیک و سنسورها مهیا می‌سازد.]2و3[
برای تغییر رفتار سطحی پلیمرها روشهای متعددی وجود دارد که در ذیل به بعضی از معایب و مزایای آنها اشاره میشود: از مزایای روشهای شیمیایی میتوان به سادگی و قیمت ارزان آن اشاره کرد و از معایب آن میتوان استفاده از مواد سمی ، همگنی اندک ، مواد آلاینده زیاد و برخی مواد آلاینده مزاحم را نام برد. در روشهای فیزیکی مثل کندوپاش با وجود اینکه مواد آلاینده و مزاحم کم می باشد و از مواد سمی استفاده نمی شود ولی انرژی زیادی مورد نیاز است که از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست. بنابراین استفاده از محیط پلاسما میتواند یکی از انتخابهای مناسب برای این کار باشد زیرا هم مواد آلاینده، مزاحم وسمی در آن به کار نمی رود و هم اینکه انرژی کمتری برای این کار مورد نیاز است.]4[
در معرض پلاسما قرار دادن پلیمرها باعث ایجاد تغییراتی درسطح آن می‌شود و برخی از خواص آن را برای استفاده در صنعت بهبود میبخشد از آن جمله می توان به تغییراتی درمیزان آبدوستی و آب‌گریزی و بار سطحی]5[، نابودی حفره‌های هوای ایجاد شده در سطح پلیمر توسط پلاسما وافزایش رسانش الکتریکی آن]3[ اشاره کرد، و از اثرات دیگر پلاسما بر پلیمرها تغییر در ضریب شکست و تغییرات در میزان جذب فیزیکی یا شیمیایی، شکست برخی پیوندهای کووالانسی]6[ و افزایش انرژی سطح در پلیمر مورد نظر میباشد.]7[
پلاسما امروزه در زمینههای مختلفی در هوا فضا ، پزشکی و صنعت به کار می‌رود و یکی از کاربردهای مهم آن، ایجاد تغییراتی در ماده بخصوص در سطح آن میباشدکه این تغییرات می تواند فرایند نانوکردن، تغییر در مورفولوژی1 سطح ، باردار کردن سطح و تغییراتی در پیوندهای شیمیایی ماده باشد.]8[
با قرار دادن پلیمرها در معرض پلاسما، خواص و اثراتی در آنها ایجاد میشود که میتوان از آن خواص در جهت بهرهبرداری بیشتر در انرژی ، صنعت وپزشکی استفاده کرد.که از آن جمله می‌توان به تغییراتی در مورفولوژی سطح اشاره کرد]1[ و با برجسته کردن سطح میتوان مساحت سطح تماس را افزایش داد و هم چنین می توان به تغییر میزان آبدوستی وآب گریزی سطح اشاره کرد.]4[
در این پژوهش، سطح فیلم نازک2 پلیمری تحت تاثیر پلاسما مورد آزمایش و مطالعه قرار داده شده است و مشاهده شده است که پلاسما می‌تواند اثراتی را در سطح پلیمر باقی گذارد که میتواند منجر به ایجاد پیوندهایی در سطح شود و برخی از خواص شیمیایی و فیزیکی سطح را تغییر دهدکه در نتیجه تغییر این خواص، بعضی از مشخصات سطح مثل آبدوستی و آب گریزی سطح تغییر میکند.]9[
هدف از این پژوهش ، بررسی تغییرات ایجاد شده از تحت تاثیر قرار دادن پلیمرهای آلاییده با رنگینه به صورت لایه نازک در معرض پلاسما می‌باشد. ازبرخی از این تغییرات می‌توان به افزایش یا کاهش میزان برخی از گروههای عاملی پلیمر، شکستن و ایجاد پیوندهای جدید اشاره کرد ونتایج تاثیر پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان3 با جریان مستقیم ومتناوب و اثرگازهای مختلف مورد مقایسه واقع میشود و در کنار این موارد می توان رفتار رنگینه آلاییده در پلیمر را نیز مورد مطالعه قرار داد.
فصل اول
بررسی منابع
فصل اول:بررسی منابع
در این فصل به طور مختصر به بررسی اطلاعات موجود در زمینه پلاسما ، پلیمر ، رنگینه و نحوه اثر پلاسما بر پلیمر و یافتههای موجود در این زمینه میپردازیم.
پلاسما
پلاسما گاز یونیزه و شبهخنثا4یی است که از ذرات باردار و خنثی تشکیل میشود و رفتار جمعی از خود نشان میدهد. واژه شبهخنثی به این معنی است که در پلاسما بارهای مثبت و منفی وجود دارد و در عین حال این بارهای مثبت و منفی تقریباً برابر یکدیگرند.[11و10]
تاریخچه و کاربرد
ابتدا این گاز یونیزه بوسیله کروکز5، در سال 1879 بعنوان حالت چهارم ماده نامیده شد و 49 سال بعد در سال 1928 ، این حالت چهارم ماده اسم خود را از ایروینگ لانگمویر6 گرفت و او نام “پلاسما” را بر آن نهاد. [12]
پلاسما هم در طبیعت یافت می شود و هم در آزمایشگاه و صنعت ساخته میشود و هر دوی آنها شبهخنثی هستند. پلاسمای طبیعی بیش از 99% از جهان قابل دید ما را تشکیل میدهد. از پلاسماهای طبیعی میتوان کرونای خورشیدی، بادهای خورشیدی، سحابیها، یونوسفر زمین، رعد و برق و شفق قطبی را نام برد. در آزمایشگاه، پلاسما بوسیله شعله، لیزر و تخلیه الکتریکی ایجاد میشود. پلاسما در صنعت در دستگاههای برش، اسپری پلاسما و فرآیند اصلاح سطح به کار میرود. همچنین پلاسماهای ساخته بشر میتوانند در سنتزهای گرما هستهای، الکترونیک، لامپهای فلوئورسنت و … کاربرد داشته باشند و بسیاری از کارخانههای تولید کننده سخت افزارهای کامپیوتری، تلفن همراه و تلویزیونهای پلاسما، از تکنولوژی پلاسما کمک میگیرند. و از دیگر کاربردهای پلاسما میتوان لایهنشانی ، ضد عفونی آب و هوا، سوزاندن زباله و مواد مضر وتبدیل آنها به ترکیبات بیخطر را نام برد. [12-10]
مفاهیم اولیه
به طور کلی وقتی دما افزایش مییابد و ذرات ماده دارای انرژی میشوند مواد از حالت جامد به مایع و از حالت مایع به گاز و در نهایت میتوانند به پلاسما تغییر حالت دهند. واژه پلاسما برای توصیف ناحیهای به کار میرود که دارای گاز یونیزه با بارهای مساوی از ذرات باردار منفی و مثبت باشد که لانگمویر در مورد آن نوشت: ” پلاسما جز در نزدیکی الکترودها که پوش پلاسمایی7 تشکیل میشود شامل تعداد زیادی ذرات باردار است و فضای بین الکترودها شامل ذرات باردار مثبت و منفی در حدود مساوی میباشد.” پوشینه پلاسمایی از تجمع ذرات باردار بر روی الکترودها بوجود میآید و ذرات آزاد باردار الکتریکی (الکترونها و یونها) ، پلاسما را از لحاظ الکتریکی رسانا میسازند که حتی پلاسما در مواردی میتواند خاصیت رسانندگی بیشتری از طلا و مس داشته باشد.[11]
ذرات موجود در پلاسما
پلاسما دارای انواع مختلفی از ذرات، از قبیل ذرات باردار (الکترون، یون های مثبت و منفی) ، اتم ها و مولکولهای تهییج شده (از لحاظ گذار الکترونی و لرزشی) ، ذرات خنثی و رادیکالهای فعال میباشد که علاوه بر آنها پلاسما میتواند فوتونهایی در بسامدهای مختلف ، مثل نور مرئی و فوتون های فرابنفش از خود گسیل کند، که هر کدام از این ها می توانند نقش خاص خود را در فرایندهای فیزیکی و شیمیایی پلاسما بازی کنند.[13-11]
چگالی ذرات
به نسبت تعداد ذرات یک گونه در پلاسما به واحد حجم اطلاق میشود که در دماهای بالا ذرات بدلیل درجه یونیزاسیون بالا دارای چگالی بیشتری هستند، زیرا انرژی بیشتری صرف یونیزه شدن گازهای موجود در پلاسما میشود.چگالی پلاسماهای موجود در آزمایشگاه بین(m-3) 107 تا(m-3) 1032 میباشد. [11]
دمای پلاسما
در هر گازی برای پلاسما، دما به متوسط انرژیهای ذرات پلاسما (باردار و خنثی) و درجات آزادی آنها (انتقالی، چرخشی، ارتعاشی و تهییج الکترونی برخی ذرات) مربوط میشود. بنابراین پلاسما که دارای چند گونه ذرات میباشد، می تواند دارای چند دمای مختلف مربوط به هر یک از آن گونهها باشد. [14و13]
ولی برای محاسبه دمای ذرات ، فقط حالات انتقالی را که بیشترین سهم را در تعیین دمای ذرات دارد را در نظر میگیرند، به عبارتی، انرژی جنبشی انتقالی ذره را مدنظر قرار میدهند. با در نظر گرفتن کشسان بودن بیشتر برخوردها، سرعت اکثر ذرات از قانون توزیع سرعت ماکسولی8 تبعیت میکند. [10و15]
برای یک بعد داریم:
(1-1)
K ثابت بولتزمان9 و m جرم ذره و T دمای ذره می باشد.
میتوان با استفاده از این معادله ، تابع توزیع انرژی جنبشی متوسط ذره را بدست آورد:
(1-2)
که بدست میآید:
(1-3)
با توجه به اینکه تابع توزیع سرعت ماکسول ، همسانگرد است، میتوان مقدار متوسط Eav را برای سه بعد بدست آورد:
(1-4)که برای هر درجه آزادی مقدار Eav ، 1/2KT می باشد.
چون T و Eav رابطه بسیار نزدیکی با هم دارند در نتیجه در فیزیک پلاسما معمولاً دما را بر حسب واحدهای انرژی بیان میکنند. برای اجتناب از اشتباه، در نشان دادن تعداد ابعاد موجود برای نشان دادن دما به جای Eav از انرژی متناظر باKT استفاده میکنند داریم:
(1-5)
ثابت بولتزمان
پس، میباشد،بنابراین،منظور از پلاسمای دو الکترون ولتی یعنی kT= 2ev است.
پلاسماهای مصنوعی و ساخته بشر در یک گسترده وسیعی از فشار و دمای الکترونی و چگالی الکترونی میباشند، که می توانند گاهی دارای دماهایی قابل مقایسه با دمای ستارگان باشند بیشتر پلاسماهای مورد کاربرد در آزمایشگاههای پلاسما از نوع تخلیه الکتریکی ، دمایی حدود ev 2-1 و چگالی الکترونی بین cm-3 108 – 106 دارند. [11]
مواردی که برای معادلات بالا در نظر گرفته شده به شرح زیر می باشد:
1) برخورد بین ذرات، مستقل ازمیدانها میباشد تا بتوانیم تابع توزیع سرعت فوق رابرای پلاسما به کار بریم.
2) حرکت ماکروسکوپی ذرات در اثر میدانهای خارجی میباشد.
3) تابع توزیع سرعت ذرات از حرکت ذرات ماکروسکوپی تعیین میشود.
پوشینه پلاسما
در سطوحی که پلاسما آغاز و ختم می شود و یا سایر سطوحی که می توانند میدان را به خود جذب کنند یک سری ذرات باردار انباشته میشود که دارای ضخامت کوچکی میباشد که به آن پوشینه پلاسما میگویند. هر چه بیشتر در عمق این پوشینه پیش رویم پتانسیل الکتریکی کمتر میشود.[15]
طول دبای10
اگر داخل پلاسما یک گلوله باردار که متصل به یک منبع دارای پتانسیل قرار بگیرد، به عبارتی دارای پتانسیل الکتریکی ثابت باشد؛ این گلوله ذراتی با بارهای مخالف را جذب میکند و تقریباً بلافاصله ابری از یون ها اطراف گلوله منفی و یا ابری از الکترون ها اطراف گلوله مثبت ایجاد میشود.[10] که اگر معادله پواسون یک بعد برای ذرات با بار منفی در نظر بگیریم، آنگاه داریم:
شکل ‏11 : پروب لانگمویر داخل پلاسما [10]
(1-6)
V : پتانسیل الکتریکی
x : فاصله
n: چگالی عددی ذرات باردار
e: بار یک الکترون
: عبوردهی الکتریکی خلاء
(1-7)
XD : طول دبای است که می توان اطلاعاتی از جمله چگالی ذرات پلاسما را از آن استخراج کرد. اولین بار لانگمویر این کار را برای بدست آوردن اطلاعاتی از پلاسما بدست آورد که به روش پروب11 لانگمویر موسوم است.[15]
درجه یونیزاسیون12
به نسبت چگالی عددی ذرات یونیزه شده به چگالی عددی کل ذرات ، درجه یونیزاسیون می گویند. پس اگر همه ذرات یونیزه شوند درجه یونیزاسیون یک است.[11]
تعادل در پلاسما
حالتی تعریف می شود که در آن حالت ، دمای الکترون، یون و ذرات خنثی با هم برابر باشند.[11]
تقسیمبندی پلاسما
پلاسما را از نقطه نظرات گوناگون از لحاظ دما، درجه یوانیزاسیون، حالت تعادل و شکل الکترودها و … تقسیمبندی میکنند.[16و17]
پلاسمای تعادلی13 و غیر تعادلی14
پلاسمای تعادلی از قوانین تعادل ترمودینامیک پیروی میکند و دارای دمای یکسان در هر نقطه از فضا میباشد یونیزاسیون و فرایندهای شیمیایی در این گونه از پلاسما بوسیله دما تعیین میشود. پس در پلاسماهای تعادلی دمای الکترون ها و ذرات سنگینتر تقریباً با هم برابر است. در غیر این صورت، پلاسما، پلاسمای غیرتعادلی نامیده میشود و دمای الکترونها خیلی بیشتر از دمای ذرات سنگین است. از پلاسماهای تعادلی میتوان پلاسمای قوس الکتریکی در فشار اتمسفر را نام برد و پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان در فشارهای پایین از نوع پلاسماهای غیرتعادلی می باشد.[15]
تقسیم بندی پلاسما براساس درجه یونیزاسیون
پلاسمای کاملاً یونیزه
این گونه از پلاسما دارای درجه یونیزاسیون بالاتر از 90% میباشد و ذرات خنثی اثر کمی در این پلاسما دارند به این پلاسما، پلاسمای داغ نیز میگویند.[14و13]
پلاسمای اندکی یونیزه
درجه یونیزاسیون این گونه پلاسما کمتر از 1% می باشد و اثر الکترونها ، اثر موثر است. به این پلاسما، پلاسمای سرد نیز می گویند. [14و13]
پلاسمای بخشی یونیزه
درجه یونیزاسیون این پلاسما ، مابین پلاسمای کاملا یونیزه و پلاسمای اندکی یونیزه می باشد. پلاسمای اندکی یونیزه و پلاسمای بخشی یونیزه در بیشتر مواردساخته دست بشر یافت می شوند ولی پلاسمای کاملاً یونیزه در موارد معدودی مثل گداخت15 هسته ای یافت می شود و پلاسمای کاملاً یونیزه هیدروژن، بیشتر جهان را اشغال کرده است. و این گونه پلاسماها غیر تعادلی میباشند. [13]
پلاسماهای حرارتی16 و غیر حرارتی17
در این تقسیم بندی، مقایسه دمای ذرات خنثی درون پلاسما و دمای احتراق گاز مورد استفاده درپلاسما در حالت عادی خارج از پلاسما ، مدنظر است.[17]
پلاسماهای گرمایی
در این نوع از پلاسما دمای ذرات گاز خنثی در شرایط معمولی از دمای احتراق و تجزیه همان گاز در حالت پلاسما کمتر یا مساوی است معمولاً در این گونه از پلاسماها، دمای الکترون و دمای سایر ذرات باهم برابر میشوند که در آن صورت جزو پلاسماهای تعادلی نیز قرار میگیرد. این گونه پلاسماها دمای کمی دارند.
پلاسماهای غیرگرمایی
در این گونه پلاسماها دمای ذرات گاز خنثی در پلاسما خیلی بیشتر از دمای احتراق گاز مورد استفاده در پلاسما است که دمای این گونه پلاسماها خیلی بالاست و معمولاً در این نوع پلاسماها دمای الکترون از دمای سایر ذرات خیلی بیشتر است که می توان ترتیب دمای ذرات مختلف را به صورت زیر نوشت:
Te : دمای الکترون
Tv : دمای مولکولهای تهییج شده لرزشی
Tr : دمای مولکولهای دارای حرکت چرخشی
Ti : دمای یونها
T0 : دمای ذرات سنگین خنثی
تحت شرایطی دمای الکترون می تواند حدود ev 1 (حدود 0k 000/10) باشد در حالی که دمای گاز در حد دمای اتاق است.
تقسیم بندی پلاسما براساس جریان و ولتاژ و فشار گاز پلاسما و شکل فیزیکی الکترودها
پلاسما را براساس مشخصههای جریان ، ولتاژ ، شکل فیزیکی الکترودها و فشار گاز هم، تقسیمبندی میکنند که می تواند بر حسب جریان مستقیم و متناوب در پلاسما و شکل الکترودهای آن به انواع تخلیه کرونا، تخلیه الکتریکی تابان و تخلیه قوس الکتریکی پلاسما و … تقسیم شود که دو نوع آن در زیر مطرح شده است.[17]
پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان18 با جریان مستقیم19 (DC)
در این نوع پلاسما، الکترودها به صورت سطوحی صاف هستند که موازی یکدیگر قرار میگیرند و فشار در اینگونه پلاسماها، توسط دستگاههای ایجاد کننده خلا کاهش مییابد و در محدوده pas 100-10قرار میگیرد و ولتاژ در این پلاسماها در حدود V 5000-100 می باشد که این پلاسما در گستره پلاسماهای غیرتعادلی و غیرحرارتی می باشد که درآن دمای الکترونها بالاست ولی دمای یونها و ذرات خنثی پایین است.[15]
پلاسمای تخلیه الکتریکی تابان با جریان متناوب20 در فرکانس رادیویی (RF)
در این نوع پلاسما هم، الکترودها به صورت سطوحی صاف هستند که موازی یکدیگر قرار می گیرند و فشار نیز، مشابه حالت بالا در محدوده pas 100-10 قرار می گیرد و ولتاژ نیز در حدود V 5000-100 ولی به صورت متناوب می باشد و فرکانس تغییر ولتاژ در مقیاس فرکانس امواج رادیویی از مرتبه مگاهرتز می باشد؛ و با تغییر جهت میدان الکتریکی در پلاسما، جهت حرکت ا لکترونها و یونها تغییر میکند و فرکانسی که به طور معمول به کار می رود MHz56/13 است تا از تاثیر امواج ایجاد شده بر سایر دستگاههایی که از امواج استفاده میکنند جلوگیری شود.[15]
پلاسماهای غیرحرارتی معمولا در فشار پایین و توانهای پایین تولید میشوند و در تخلیه الکتریکی تابان، این نوع از پلاسما ایجاد میشود.[17]
تولید پلاسما
در فرایند تولید پلاسما الکترون از گاز خنثی گرفته میشود و اتم ها و مولکول های گاز ، یونیزه میشوند و پس از آن آبشاری از واکنشها و انتقالات انرژی بین ذرات؛ و ذرات و سطوح میتواند رخ دهد. پس انرژی مورد استفاده ، برای تخلیه الکتریکی برای یونیزاسیون گاز به کار می رود. واژه یونیزه به این مفهوم است که حداقل یک الکترون از اتم یا مولکول گرفته شود و در پلاسمای معمولی حداکثر یک الکترون از اتم یا مولکول گرفته میشود و اتم یا یون یک بار مثبت تولید میکند. [18]
برخورد در پلاسما
با توجه به وجود ذرات مختلف ، این ذرات می توانند با یکدیگر برخورد کرده و انرژیهایی را به یکدیگر انتقال دهند و فشار موجود در پلاسما به دلیل وجود این برخوردهای الاستیک و غیرالاستیک و در نتیجه آن، برخورد با دیوارهها طبق نظریه جنبشی گاز محاسبه میشود پس برخوردها در پلاسما به دو نوع الاستیک و غیرالاستیک تقسیم می شوند.[18و15]
برخورد الاستیک21
در این نوع برخوردها ، انتقال انرژی جنبشی از یک ذره به صورت انرژی جنبشی ذره دیگر ظاهر میشود.[18]
برخورد غیر الاستیک22
در این نوع برخوردها ، انتقال انرژی از انرژی جنبشی ذرات برخورد کننده به انرژی درونی آن ها تبدیل میشود و می تواند باعث برخی فرایندها مثل یونیزاسیون در آن شود.[18]
واکنشهای پلاسما
در پلاسما در نتیجهی برخوردها، واکنشهایی صورت میگیرد که از آن جمله میتوان به یونیزاسیون در نتیجه برخورد ذرات موجود در پلاسما با یکدیگر، فوتویونیزاسیون به دلیل برخورد فوتونهای پرانرژی با ذرات و یونیزاسیون سطحی در اثر برخورد ذرات و فوتونها با سطح اشاره کرد.[11] و از نظر دیگر میتوان واکنشهای پلاسما را به دو دسته همگن و ناهمگن23 تقسیم کرد.[19]
شکل ‏12 : برخی از واکنشهای مهم الکترون در پلاسما [20]
واکنشهای همگن
به سبب برخوردهای غیرالاستیک بین ذرات موجود در پلاسما رخ میدهد.[19]
واکنش یونهای مثبت
باز ترکیب یون – الکترون در پلاسما
باز ترکیب یون – الکترون یک واکنش گرمازاست.
که در صورت زیاد بودن انرژی الکترون ممکن است یک حالت تهییجی مثل (AB)* ایجاد شود که ناپایدار است و به دو جزء B* و A تبدیل شود.[11]
باز ترکیب یون – اتم سه جزئی در پلاسما
یونهای تک اتمی می توانند با اتم ها ترکیب شوند.[11]
این واکنش یک واکنش یون – اتم سه جزئی است که یک اتم A با اتم دیگر برخورد میکند و پس از انتقال انرژی به اتم دیگر در نزدیکی یون با یون +A ترکیب میشود. [11]
خنثیسازی الکترون – یون به صورت سه جزئی
برخوردی بین دو الکترون رخ میدهد و انرژی اضافی الکترون در برخورد، در نزدیکی+A رخ میدهد باعث ایجاد اتم تهییج شده A* میشود.[11]
تابش انرژی بازترکیب
انرژی باز ترکیب الکترون بایون مثبت باعث ایجاد اتم تهییجی میشود که میتواند منجر به آزادسازی انرژی به صورت فوتون شود.[11]
واکنش یون منفی
واکنش ترکیب با الکترون و تولید یون منفی
حالت تهییجی (AB-)* ناپایدار است و تفکیک اتمی در آن صورت میگیرد. [11]
واکنش الکترون به صورت سه جزئی
واکنش سه جزئی گرمازاست و به دمای الکترون بستگی ندارد.[11]
واکنش یون منفی – ذرات تهییج شده
بازترکیب یون های مثبت و منفی
باز ترکیب یون – یون در ترکیب دوتایی
در برخوردهای دوتایی بین آنیون و کاتیون ، انرژی اضافی میتواند تبدیل به حالت تهییجی الکترونی یک مولکول خنثی ویا دو اتم یکی خنثی و دیگری در حالت تهییجی گردد که در فشارهای پایین رخ میدهد.[11]
باز ترکیب یون – یون سه جزئی
که این فرایند اولین بار برای فرایندهای سه جزئی بوسیله تامسون24 و لانگوین25 مطرح شد و سپس فرایند خنثیسازی در فشارهای متوسط رو به بالا انجام میگیرد.[11]

واکنشهای جدا کننده

یونیزاسیون ساده
واکنش های ناهمگن
این واکنشها از برهمکنش سطح جامد با پلاسما ایجاد می شود.[19]
جذب سطحی
مولکول M یا رادیکال R یا مونومر M از پلاسما بوسیله سطح جذب می شود.[19]
g : گاز s: جامد
باز ترکیب
در این مورد ، اتم ها یا رادیکالها از پلاسما با ذرات جذب شده قبلی توسط سطح، واکنش میدهند و ترکیبات M را ایجاد میکنند. [19]
I : حالت یونیزه یا تهییجی یا با انرژی بالا و یا رادیکال فعال
برگشت به حالت پایه توسط سطح
ذرات تهییجی که غیر پایدار هستند پس از برخورد به سطح انرژی خود را به سطح منتقل میکنند و به حالت پایه بر میگردند.[19]
کندوپاش26
یک یون که با سطح برخورد می کند و موجب انتقال اندازه حرکت می شود ، باعث خروج یک اتم از سطح می شود. برای فرایند کندوپاش ، ذرات باید دارای انرژی ev30-20 باشند[19] و برای این کار معمولا گازهای آرگون ، تترافلوئوروکربن و هلیوم به کار می روند اتم های اسپاترشده دوباره میتوانند در فاز جامد بر روی سطحی دلخواه در پلاسما متراکم شوند که برای تولید فیلم نازک بخصوص در صنعت نیمههادی مورد استفاده قرار میگیرد.[11و15]
اچینگ27
در پلاسماهای تخلیه الکتریکی ، گونهها و ذرات فعالی تولید میشوند که میتوانند با سطح برخورد کنند و واکنشهایی انجام دهند و سپس محصول نهایی را از سطح جدا کنند که بدین صورت عمق قابل توجهی از سطح مواد را، اچ میکند. به عنوان مثال پلاسمای گاز CF4 ، دارای اتمهای فلوئور میباشد و ذرات ایجادشده می توانند واکنش زیر را انجام دهند و ذراتی رااز سطح جدا کنند.[19و15]
〖Si〗_((s))+4F→Si F_((g))
شکل ‏13 : نحوه انجام اچینگ [21]
پلیمر28
پلیمر متشکل از مولکولهای بزرگی است که از تعدادی مولکول کوچک (مونومر) ساخته میشود و به فرایندی که طی آن مولکولهای کوچک به هم وصل میشوند پلیمریزاسیون29 میگویند.[22] و هر چه این واحدهای مولکولی بیشتر باشد ، وزن مولکولی پلیمر نیز بیشتر میشود این مولکولهای بزرگ میتوانند خطی یا شاخهدار یا دارای اتصالات داخلی متعددی باشند در صورت وجود اتصالات داخلی، شبکهای بزرگ ومعمولا سه بعدی ایجاد میکنند. در زنجیرههای پلیمری اتمهایی همانند اکسیژن، هیدروژن، کربن، سیلیکون، کلر ، فلوئور و گوگرد میتوانند قرار بگیرند.[23]
درجه پلیمریزاسیون
اندازه یک مولکول پلیمر میتواند برحسب جرم آن ، یا واحدهای تکرار شونده در مولکول، بدست آید. تعداد این واحدها، درجه پلیمریزاسیون30 (DP) نامیده میشود. بنابراین جرم مولی نسبی پلیمر، از حاصلضرب جرم مولی نسبی واحد تکرار شونده در DP بدست میآید.[22]
تاریخچه پیدایش پلیمرها
واژه پلیمر از کلمات یونانی poly به معنی بسیار و meros به معنی قسمت گرفته شده است؛ بشر با تلاش برای دستیابی به مواد جدید با استفاده از مواد آلی (عمدتاً هیدرو کربنها) که در طبیعت یافت می شد موفق به تولید مواد مصنوعی شد که این مواد عمدتاً شامل عنصرهای کربن ، هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن ، گوگرد بوده و به نام مواد پلیمری معروفند. و امروزه به مولکول های غول آسایی (ماکرومولکول) اطلاق می شود که از واحدهای مونومری متعدد دارای اتصالات داخلی ساخته می شود. واژه ماکرومولکول را در دهه 1920 ، هرمان اشتودینگر31 ابداع کرد این واژه به معنی مولکول بزرگ بود و ریشه یونانی داشت که امروزه برای پلیمر به کار می رود، اگر چه این دو واژه امروزه، دقیقا هممعنی نیستند. در حدود سال 1930 ، اشتودینگر و سایرین شواهدی را مبنی بر فرضیه ماکرومولکولی جمع آوری کردند بخش نهایی در این باره توسط والاس کاروترز32 آشکار شد وسپس نه تنهارابطه بین ساختار و خواص برای تعدادی از پلیمرها توسط اشتودینگر آشکار شد ؛ بلکه موادی از جمله لاستیک نئوپرن و نایلونها نیز توسط او تولید شد که اهمیت اقتصادی زیادی داشتند.[22]
خواص پلیمر
پلیمرها خواص فیزیکی و مکانیکی نسبتاً خوبی دارند آنها دارای چگالی پایین نسبت به مواد فلزی هستند و پایداری خوبی در مقابل برخی مواد شیمیایی دارند ، بعضی از آن ها شفاف بوده و می توانند جایگزین شیشه شوند. اغلب پلیمرها عایق الکتریکی هستند اما پلیمرهای خاصی، قابلیت هدایت الکتریکی از خود نشان می دهند. عایق بودن بسیاری از این پلیمرها بدلیل پیوند کوالانسی موجود بین اتم ها در زنجیرههای مولکولی میباشد. ولی با نفوذ دادن عناصری مثل فلزهای قلیایی، هالوژنها و رنگینهها (فرآیند آلاییدن33) به زنجیرهای مولکولی این مواد ، میتوان نیمه هادیهای پلیمری از نوع N و P بدست آورد.[24]
دمای گذار شیشهای34 برای پلیمر (Tg)
برای پلیمرها در پایین تر از این دما ، پلیمر سخت و شکننده می شود مثل پلاستیکی که در زمستان و در هوای سرد قرار داده می شود. برخی پلیمرها در پایین تر از دمای Tg و برخی دیگر در بالاتر از دمای Tg به کار میروند.[25]
دمای گذار شیشهای برای فیلم های نازک پلیمری
دمای گذار شیشهای پلیمر برای سطح آن میتواند کمتر از دمای Tgبرای حجم پلیمر باشد[25] که دلایلی که برای این امر در نظر میگیرند عبارتند از:
1)فضای آزاد بیشتری برای سطح وجود دارد.
2)زنجیرههای پلیمر نزدیک سطح راحتتر میتوانند بشکنند.
پس دمای انتقال شیشهای فیلمهای پلیمری با کاهش ضخامت فیلم، کاهش مییابد.به عنوان مثال انرژی پیوند ساده C-C برای پلیمرها، بین kJ/mole347 تا kJ/mole356 میباشد که این مقدار در سطح پلیمرها کاهش مییابد.[11]
طبقهبندی پلیمرها
روشهای متعددی برای طبقهبندی پلیمرها وجود دارد، میتوان پلیمرها را براساس رفتار در برابر حرارت، پلیمریزاسیون، آرایش مولکولی، خواص مکانیکی- حرارتی، ساختار مولکولی و نظم فضایی و…تقسیم کرد.
طبقه بندی پلیمرها از لحاظ رفتار حرارتی آنها
پلیمرهای گرمانرم(ترموپلاستیک35 )
ترموپلاستیکها ،پلیمرهایی هستند که هنگام حرارتدهی، ذوب شده و هنگام سردکردن ، جامد میشوند ترموپلاستها، مولکولهایی خطی و یا مولکولهایی با شاخههای کم هستند.این پلیمرها میتوانند به دفعات ذوب و دوباره جامد شوند چنین پلیمرهایی درحالت مذاب مانند مایعات جاری میشوند پلیمرهای گرمانرم در دمای بیش از دمای انتقال شیشهای ((Tg خود منعطف هستند و در دمای کمتر از نقطه ذوب خود حاوی مناطق بلورینی هستند که بین نواحی بیشکل قرار دارند. نواحی بیشکل ، ویژگی کشسانی و نواحی بلورین ، استحکام و صلبیت به ماده میبخشند و در دمای بیش از نقطه ذوب ، نواحی بلورین از بین رفته و گرانروی به شدت کاهش مییابد. تقریباً 85% از پلیمرهای تولیدی در سراسر دنیا ترموپلاستیک هستند.[22]
پلیمرهای گرماسخت(ترموست36 )
ترموستها، پلیمرهایی هستند که هنگام حرارتدهی ذوب نشده و در دماهای بسیار بالا به صورت برگشتناپذیر تجزیه میشوند. ترموستها معمولا ترکیباتی با اتصالات عرضی و شبکه سه بعدی گسترده از پیوندهای شیمیایی هستند. در این پلیمرها در اثر حرارت پیوندهای عرضی با واکنش های شیمیایی ایجاد میشود در نتیجه وزن مولکولی متوسط آنها بالا رفته و به حالت یکپارچه صلب در میآیند. اتمهای کربن تمایل به تشکیل پیوندهای کووالانسی محکمی دارند بدین ترتیب میتوانند زنجیرهها و حلقههای کوچک و بزرگ بسیاری ایجاد کنند و این ویژگی سبب شده که از کربن ترکیبات شیمیایی بیشماری بوجود آید.[22]
تقسیم بندی پلیمرها برمبنای ماهیت واکنشهای شیمیایی
این سیستم طبقهبندی توسط کاروترز در سال 1929 ارائه شد که بر مبنای ماهیت واکنشهای شیمیایی انجام شده در پلیمریزاسیون میباشد.[22و23]
پلیمرهای تراکمی
پلیمرهای تراکمی، پلیمرهایی هستند که در هنگام واکنش پلیمریزاسیون مولکولهایی کوچک مثل آب تشکیل میشوند.
پلیمرهای اضافی
پلیمرهای اضافی، پلیمرهایی هستند که از واکنشهای اضافی یک مونومر غیر اشباع تهیه میشوند.
تقسیم بندی پلیمرها براساس آرایش مولکولی
آرایش ویژه کربنهای نامتقارن سبب ایجاد سه نوع آرایش مولکولی پلیمر میشود که مربوط به استریوشیمی پلیمر است که به آن تاکتیسیته37 میگویند. [26]
ایزوتاکتیک38
در این آرایش پلیمری، تمام اتم های کربن پیکربندی39 یکسانی دارند.
سیندیوتاکتیک40
وضعیتی است که در آن، آرایش اتمهای کربن، نامتقارن ولی به طور منظم تغییر میکند.
آتاکتیک41
وضعیتی است که نظمی در آرایش اتمهای نامتقارن کربن وجود نداشته باشد.
تقسیم بندی براساس نظم فضایی یک سری از مولکولهای پلیمر
حالت بلوری پلیمر
یکی از عوامل مهم در ایجاد حالت بلوری در پلیمرها، ایجاد نوعی نظم فضایی است. و اگر مولکول های پلیمر به صورت منظم قرار بگیرند باعث میشود که پلیمر، شکل بلوری داشته باشد و بسیاری از پلیمرها، حالت بلوری جزئی را نشان می دهند. این امر توسط تفرق اشعه X42 تایید می شود. پس مناطق بلوری از اجزائی با نظم فضایی در ماکرومولکولها تشکیل میشوند که ماهیت فرایند پلیمریزاسیون را نشان میدهند. [22]
حالت بیشکل پلیمر
زمانی که ماکرومولکولها در پلیمر دارای نظم فضایی نباشند آنگاه دارای شکل آمورف هستند. به عبارتی پلیمرهای غیر بلوری، آنهایی هستند که دارای بینظمی زیادی در ساختار خود هستند؛ منشا چنین بینظمیهایی اکثرا حضور چند مونومر مختلف در ترکیب پلیمر میباشد.[22]
ویژگیهای مکانیکی و حرارتی
پلیمرها را براساس ماهیت مواد پلیمری و تشخیص شیشه ای بودن، پلاستیکی بودن و قابلیت تشکیل الیاف نیز بر همین اساس تقسیم بندی می کنند.[23]
تقسیم بندی پلیمرها از لحاظ ساختار شیمیایی
پلیمرها براساس ساختارهای مولکولی خود به دو نوع خطی و شاخهای تقسیم میشوند[26]:
پلیمرهای خطی
در این پلیمرها مونومرها در راستای یک خط به صورت سر به سر یا سر به دم به یکدیگر وصل میشوند.
پلیمرهای شاخه ای
در این نوع پلیمرها مونومرها به صورت عرضی نیز در طول یک پلیمر دارای پیوند و شاخههای کوتاه و طولانی میشوند.
پیوندهای عرضی در پلیمرها
ماکرومولکولها میتوانند توسط پیوندهای کووالانسی به یکدیگر وصل شوند وجود این پیوندها بر خواص شیمیایی و فیزیکی پلیمرها



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه

دیدگاهتان را بنویسید