Investigação da temperatura eletrônica da fase plasma e estudo da morfologia, estrutura molecular e crescimento do polímero proveniente de um plasma de benzeno excitado por tensão contínua

Abstract

Foi finalizado um reator cilindrico de vidro pyrex com 40 cm de altura e 17 cm de diâmetro, contendo dois eletrodos circulares de 7,0 cm de diâmetro cada, separados por uma distência de 3,0 cm, e alimentados por uma tensão continua compreendida entre 0 e 2 KV negativos, entre os quais o plasma foi produzido. A pressão de vapor do benzeno inserido no interior do reator variou de 0,2 a 1,0 mbar, e o tempo de deposição do material polimérico foi de 60 minutos. A temperatura eletrônica dimunuiu nos primeiros minutos de descarga. Na fase polímero, observou-se a formação de filme fino contínuo entre 0,2 e 0,4 mbar, e a formação de um composto filme fino/pó para pressões maiores. Ambos foram evidenciados por microscopia óptica. O primeiro aderiu bem aos substratos, tanto de vidro como de silício, enquanto que o segundo não teve boa aderência a nenhum dos substratos utilizados. Na composição quíica dos materiais poliméricos produzidos, revelada por espectroscopiainfravermelha, há uma predominânci das ligações entre carbono e hidrogênio, evidenciada pela absorção de radição infravermelha com frequências em torno de 2930 cm, o que caracteriza vibrações do tipo esticamento, e com frequências em torno de 1449cm, caracterizando vibrações do tipo deformação. A taxa de deposição do material polimérico, medida por interferometria óptica e perfilometria, também variou conforme a pressão do capor, aumentando de 40 para 160A/min entre 0,2 e 0,4 mbar, e diminuindo para valores maoires de pressão. POr fim, medimos a difusividade térmica dos materiais polimérico através de uma técnica fototérmica que recorre a um efeito conhecido como lente térmica, e seus valores estão nointervalo de 1,0X10-3 cm2/s.

This master degree monograph deals with the plasma polymerization processa by DC discharges in Benzene atmospheres. A cylindrical Pyrex TM reactor 40 cm high adn 17 cm in diameter with a parallel plane electrodes configuration was used. The two stainless steel disk-shpaed electrodes are 7 cm in diameter separated by 3cm. The discharges were generated using a DC power supply operating in the voltage range from 0 to- 2 kV, in Benzene atmospheres kept in the pressure rangee from 0,2 to 1,0 mbar. The polymeric films were grown in discharges with a time duration of 60 minutes. Themean electronic temperatur was measured using a movable Langmuir probe whose residence time within thew discharge was kept in the order of 1/10th of second. The pressure dependence of the mean elctronic temperature presented a variation between 1,5 e V and 4,3 e V. For a fixed value of the pressure the value of the mean electronic temperature falls at the beginning of the discharge. It was observed that a thin continuos polymeric film was deposited in the pressure range varying from 0,2 mbar to 0,4mbar, and the formation of a thin fil/powder composite occured for higher pressures. Both structures were analyzed using optical microscopy. The polymeric film presented a goodadhesion to glass and silicon substrates for all discharges investigated. The polymeric fil/powder composite presented a very poor adhesion for all the subtrates in any plasma condition. The chemical composition of the polymeric films were sutidied using infrared sprectroscopy. The spectra obtainde revealed the predominance of C-H bonding through the strong absorption about 2930 cm-1 due to C-H stretching. The results were also corroborated by the strong absorption about 1440 cm-1 due to CH deformation. The film deposition rate was measured using optical interferometer and micro-profiler techniques... (Complete abstract, click electronic address below).