عملية البلمرة المباشرة بالبلازما

عملية البلمرة المباشرة بالبلازما

تُعد عملية بلمرة البلازما بسيطة نسبيًا لكل من معدات بلمرة الأقطاب الكهربائية الداخلية ومعدات بلمرة الأقطاب الكهربائية الخارجية، ولكن اختيار المعلمات أكثر أهمية في بلمرة البلازما، لأن المعلمات لها تأثير أكبر على بنية وأداء أغشية البوليمر أثناء بلمرة البلازما.

خطوات عملية البلمرة المباشرة بالبلازما هي كما يلي:

(1) التنظيف بالمكنسة الكهربائية

يجب ضخ الفراغ الأساسي لعملية البلمرة في ظروف الفراغ إلى 1.3 × 10⁻¹ باسكال. أما بالنسبة لتفاعلات البلمرة التي تتطلب شروطًا خاصة للتحكم في محتوى الأكسجين أو النيتروجين، فإن متطلبات الفراغ الأساسي تكون أعلى من ذلك.

(2) تفاعل الشحن مع المونومر أو الغاز المختلط من الغاز الحامل والمونومر

تتراوح درجة الفراغ بين 13 و130 باسكال. في عملية بلمرة البلازما التي تتطلب جهدًا، يجب اختيار نمط تحكم مناسب في التدفق ومعدل تدفق ملائم، وعادةً ما يكون 10100 مل/دقيقة. في البلازما، تتأين جزيئات المونومر وتتفكك بفعل قصفها بجسيمات عالية الطاقة، مما ينتج عنه جسيمات نشطة مثل الأيونات والجينات النشطة. يمكن لهذه الجسيمات النشطة، التي يتم تنشيطها بواسطة البلازما، أن تخضع لعملية بلمرة البلازما عند السطح الفاصل بين الطور الغازي والطور الصلب. يُعد المونومر مصدرًا للمواد الأولية لعملية بلمرة البلازما، ويجب أن يتمتع كل من غاز التفاعل الداخل والمونومر بدرجة نقاء معينة.

(3) اختيار مصدر طاقة الإثارة

يمكن توليد البلازما باستخدام مصادر طاقة التيار المستمر، أو الترددات العالية، أو الترددات الراديوية، أو الموجات الميكروية لتوفير بيئة بلازما مناسبة لعملية البلمرة. ويتم تحديد مصدر الطاقة بناءً على متطلبات بنية البوليمر وأدائه.

(4) اختيار وضع التفريغ

بالنسبة لمتطلبات البوليمر، يمكن لتقنية بلمرة البلازما اختيار نمطين للتفريغ: التفريغ المستمر أو التفريغ النبضي.

(5) اختيار معايير التصريف

عند إجراء عملية بلمرة البلازما، يجب مراعاة معايير التفريغ، بما في ذلك خصائص البلازما وخصائص البوليمر ومتطلبات بنيته. يتحدد مقدار الطاقة المُطبقة أثناء البلمرة بحجم حجرة التفريغ، وحجم القطب الكهربائي، ومعدل تدفق المونومر وبنيته، ومعدل البلمرة، وبنية البوليمر وأدائه. على سبيل المثال، إذا كان حجم حجرة التفاعل لترًا واحدًا، وتم استخدام بلمرة البلازما بترددات الراديو، فإن طاقة التفريغ ستتراوح بين 10 و30 واط. في ظل هذه الظروف، يمكن للبلازما المتولدة أن تتجمع لتشكل طبقة رقيقة على سطح قطعة العمل. يختلف معدل نمو طبقة بلمرة البلازما باختلاف مصدر الطاقة، ونوع المونومر ومعدل تدفقه، وظروف العملية. عمومًا، يتراوح معدل النمو بين 100 نانومتر/دقيقة و1 ميكرومتر/دقيقة.

(6) قياس المعلمات في بلمرة البلازما

تشمل معلمات البلازما ومعلمات العملية التي يجب قياسها في بلمرة البلازما ما يلي: جهد التفريغ، تيار التفريغ، تردد التفريغ، درجة حرارة الإلكترون، الكثافة، نوع مجموعة التفاعل وتركيزها، إلخ.

——تم نشر هذا المقال بواسطة شركة قوانغدونغ تشنهوا للتكنولوجيا، وهي شركةشركة مصنعة لآلات الطلاء البصري.