Wyniki 11-15 spośród 15 dla zapytania: authorDesc:"KATARZYNA TKACZ-ŚMIECH"

Termooptyczne właściwości warstw a-C:N:H


  Amorficzne warstwy azotku węgla a-CNx, zostały po raz pierwszy otrzymane w efekcie poszukiwań metody syntezy fazy β-C3N4 [1, 2]. Pomimo, że zawartość azotu w takich warstwach nie przekracza 30÷40% at., wykazują one dobre właściwości tribologiczne. Są twarde, odporne na zużycie i mają mały współczynnik tarcia. Dzięki temu znajdują zastosowanie jako powłoki ochronne w przemyśle maszynowym, w urządzeniach medycznych [3, 4] i elementach elektronicznych, na przykład w twardych dyskach czy głowicach odczytu-zapisu [5, 6]. Warstwy te mają również dobre właściwości elektroluminescencyjne i fotoluminescencyjne, dobre fotoprzewodnictwo oraz małą stałą dielektryczną [7]. Warstwy węgloazotkowe coraz częściej zastępują w zastosowaniach warstwy węglowe. Wykazują zwykle lepszą adhezję do podłoża, dzięki relaksacji naprężeń związanej z obecnością azotu [8, 9]. Parametry użytkowe warstw azotku węgla zależą od względnej zawartości węgla, azotu i ewentualnie wodoru. Wraz z zawartością azotu zmienia się względny udział węgla w hybrydyzacji sp2 i sp3. Właśnie proporcja C-sp2 do C-sp3 uważana jest za najważniejszy parametr strukturalny, który decyduje o użytkowych właściwościach warstwy. Dzięki obecności wiązań C-H warstwy a-CNx(H) są bardziej stabilne niż warstwy bez wodoru. Mikrostruktura warstw, w których przeważa faza C-sp2 przypomina sieć wzajemnie przenikających się klastrów grafitopodobnych. Takie warstwy oznacza się zwykle symbolem a-C:N, a w przypadku warstw zawierających wodór a-C:N:H. Jeżeli w warstwie przeważa węgiel w hybrydyzacji sp3, tworzą się obszary o strukturze tetraedrycznej. Stosuje się wówczas symbole ta-C:N lub ta-C:N:H [10÷12]. Pomimo intensywnych badań, wiele pytań dotyczących amorficznych warstw azotku węgla pozostaje otwartych. W dużej mierze dotyczą one budowy atomowej i struktury elektronowej oraz ich modyfikacji w procesie technologicznym. W porównaniu z warstwami węglowymi, amorficzny azotek węgla wykazuje duż[...]

Otrzymywanie, budowa i właściwości warstw węglowych na stopie Ti6Al4V

Czytaj za darmo! »

Warstwy na bazie węgla od dawna skupiają na sobie zainteresowanie ze względu na bardzo interesujące właściwości wynikające bezpośrednio z ich budowy i obecności w strukturze węgla zarówno w hybrydyzacji sp2, jak i sp3. Wiązania typu sp3 gwarantują obojętność chemiczną oraz dużą twardość, natomiast sp2 zapewniają mały współczynnik tarcia i dobrą przewodność elektryczną. Stosunek liczby wiązań sp2/sp3, determinujący właściwości modyfikowanego materiału, można kształtować przez odpowiedni dobór parametrów procesu, jak i przez wprowadzanie innych pierwiastków. Obecnie uwodornione warstwy węglowe, zwane diamentopodobnymi (DLC), znalazły zastosowanie w bardzo wielu dziedzinach przemysłu, miedzy innymi w elektronice, przemyśle maszynowym, motoryzacyjnym, jak również w inżynierii biomedycznej [1÷4]. Jednak ich słaba adhezja do podłoża wynikająca z obecności naprężeń wewnętrznych znacznie ogranicza spektrum zastosowań. Wprawdzie wprowadzenie pewnej ilości azotu do warstw a-C:H redukuje występujące naprężenia, ale równocześnie osłabia odporność chemiczną. Ponadto obecność azotu w mieszaninie reakcyjnej hamuje szybkość ich wzrostu [5]. Dlatego ciągle poszukuje się innych, lepszych rozwiązań. W aspekcie zastosowań w medycynie amorficzne bądź nanokrystaliczne warstwy zawierające węgiel, azot, krzemu i wodór wydają się najbardziej odpowiednie. Łączą one w sobie korzystne właściwości węglika krzemu SiC i azotku krzemu Si3N4, a tym samym wykazują dużą odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze, duży moduł sprężystości, mały współczynnik tarcia oraz szeroką przerwę energetyczną (2,8÷3,8 eV) [6, 7]. Jednak ze względu na to, że węgloazotek krzemu jest związkiem nietrwałym termodynamicznie musi być otrzymywany na drodze niekonwencjonalnych syntez. Jedną z takich metod jest chemiczne osadzanie z fazy gazowej wspomagane plazmą PACVD [7, 8]. Dotychczas problem warstw węgloazotku krzemu nanoszonych metodą PACVD na tytanowe podłoże nie był podj[...]

Modyfikacja powierzchni polimerów przez osadzanie warstw węglowych i ceramicznych

Czytaj za darmo! »

Polimery stanowią rodzinę materiałów charakteryzujących się małym ciężarem, elastycznością i łatwością taniego formowania. Obecne są praktycznie we wszystkich gałęziach techniki m.in. w medycynie, elektronice, przemyśle maszynowym, motoryzacyjnym oraz jako materiały konstrukcyjne [1]. W wielu przypadkach jednak ich zastosowanie jest ograniczone ze względu na małą odporność na ścieranie czy zarysowanie. Właściwości powierzchni tych materiałów można poprawić przez osadzanie warstw o odpowiednim składzie chemicznym. Jedną ze skutecznych metod takiej modyfikacji jest plazmochemiczne osadzanie z fazy gazowej (PACVD - Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition). Metoda ta pozwala na otrzymanie warstw w niskiej temperaturze (co jest ważne w przypadku polimerów), o dobrej przyczepności do podłoża dzięki tworzeniu się wiązań chemicznych na granicy rozdziału faz [2, 3]. Z drugiej strony w procesie tym w warunkach in situ można formować hybrydowe układy wieloskładnikowe oraz gradientowe przez precyzyjne dozowanie gazowych prekursorów do układu reakcyjnego. Doświadczenia wskazują, że modyfikacja powierzchni polimerów warstwami węglowymi (a-C:H) daje dobre rezultaty w wielu zastosowaniach ze względu na ich odporność na korozję, mały współczynnik tarcia i odporność na zużycie [3÷6]. Jednakże po długim czasie użytkowania tracą te właściwości wskutek występowania dużych naprężeń wewnętrznych, co prowadzi do ich degradacji [7÷9]. Dotowanie azotem (warstwy a-C:N:H) częściowo je niweluje, lecz z kolei proces ten prowadzi do rozluźnienia struktury, a tym samym do obniżenia odporności na korozję i właściwości mechanicznych [8÷10]. Na szczelność warstw pozytywnie wpływa obecność krzemu w strukturze (warstwy a-C:H:Si), który równocześnie redukuje naprężenia, poprawia stabilność termiczną i chemiczną [5, 11, 12]. Doniesienia te wykorzystano w projektowaniu i otrzymaniu nowatorskich hybrydowych układów warstwowych a-C:N:H/a-SiCxNy(H) na polimerach, w [...]

Modelowanie procesu pulsacyjnego nawęglania stali

Czytaj za darmo! »

Nawęglanie jest cieplno-chemiczną metodą modyfikacji warstwy wierzchniej stali, która istotnie zwiększa jej twardość i odporność na zużycie. Efekty nawęglania, tj. właściwości użytkowe i czas pracy elementów poddanych obróbce, zależą od grubości wytworzonej strefy dyfuzyjnej (zwykle około 1÷1,5 mm) oraz zawartości i rozmieszczenia węgla w tej strefie. Dlatego jest wymagany staranny dobór parametrów technologicznych procesu, z których najważniejsze to: temperatura, czas nawęglania oraz parametry atmosfery nawęglającej. Od parametrów tych zależą: współczynnik przenoszenia węgla przez granicę faz β i współczynnik dyfuzji węgla w stali [1÷6]. W celu uzyskania jak najlepszych rezultatów metody nawęglania są nieustannie modyfikowane. Jednocześnie coraz większy nacisk kładzie się na efektywne projektowanie procesu, umożliwiające dobór parametrów technologicznych i lepszą kontrolę technologii bez konieczności powtarzania wielu eksperymentów. Do szczególnie perspektywicznych technik nawęglania należy ekologiczna metoda nawęglania próżniowego z użyciem acetylenu w roli prekursora węgla [6]. Jej stosowanie pozwala zredukować czas procesu, a materiały poddane obróbce cechuje wysoka jakość. Nawęglanie próżniowe może być realizowane z wykorzystaniem techniki pulsacyjnej w następujących po sobie cyklach nawęglania (nasycania) i wyżarzania (dyfuzji) [7]. W każdym etapie nawęglania powierzchnia substratu jest nasycana węglem, potem dopływ gazu jest przerywany i węgiel dyfunduje w głąb próbki. Głębokość nawęglania i rozmieszczenie węgla w warstwie wierzchniej stopu mogą być modyfikowane między innymi przez dobór czasu nawęglania i wyżarzania oraz liczby impulsów. W tej pracy opisano model i metodę numeryczną umożliwiające projektowanie procesu nawęglania pulsacyjnego i optymalizację jego parametrów technologicznych. Proponowany model został zbudowany za podstawie równań konstytutywnych, w których uwzględniono dyfuzję węgla i składników [...]

Modyfikacja właściwości polimerów metodą PACVD

Czytaj za darmo! »

Polimery stanowią obecnie szeroką rodzinę materiałów, które w odróżnieniu od metali i ceramiki są lżejsze, łatwiejsze do otrzymania i formowania oraz są stosunkowo tanie. Obok opakowań i butelek codziennego użytku stanowią ważny filar nowoczesnego przemysłu m.in. w budownictwie jako materiał konstrukcyjny, motoryzacji, opto- i elektronice, optyce, kosmetyce i medycynie. W wielu przypadkach ich stosowanie jest jednak ograniczone ze względu na niewystarczające właściwości powierzchniowe, głównie małą odporność na ścieranie i zużycie. Wiadomo jednak, że zużycie materiału zaczyna się na jego powierzchni, a więc uzasadnione jest jej modyfikowanie przez osadzanie warstw o odpowiednio zaprojektowanym składzie chemicznym i budowie. Zasadniczym problemem technologicznym jest otrzymanie warstw dobrze przyczepnych do podłoża bez konieczności stosowania wysokiej temperatury. Polimery charakteryzują się bowiem małą jednostkową energią powierzchniową (γsg) wynikającą z obojętności chemicznej. Metoda chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmowym jest jedną z najbardziej użytecznych metod osadzania warstw w przypadku tworzyw polimerowych. Przez trawienie jonowe można wytworzyć w warunkach in situ powierzchnię międzyfazową powodującą poprawę adhezji warstwy do podłoża [1, 2]. Ponadto metoda ta umożliwia otrzymywanie warstw wysokotopliwych związków nawet w temperaturze pokojowej. Dla wielu specyficznych zastosowań niezwykle ważny jest odpowiedni dobór składu chemicznego warstw. W odniesieniu do zastosowań w medycynie do tej pory najwięcej uwagi poświęcono otrzymywaniu i badaniom właściwości warstw węglowych o różnorodnej strukturze, również dotowanych innymi pierwiastkami, najczęściej azotem lub krzemem [2÷7]. Zwraca się uwagę na dobre właściwości tribologiczne i dużą biozgodność warstw węglowych. Jednak bardzo często okazuje się, że warstwy diamentopodobne a-C:H są słabo przyczepne do podłoża oraz ulegają spękaniu i odp[...]

« Poprzednia strona  Strona 2