Modyfikacja powierzchni polimerów warstwami gradientowymi osadzanymi metodą RFCVD

• Autorzy: Małek A. , Konefał J. , Kluska S. , Tkacz-Śmiech K. , Zimowski S.

Warianty tytułu

EN

Modification of polymer surface with gradient layers deposited by RFCVD

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Zastosowanie poliuretanu jako biomateriału wymaga, między innymi, poprawy jego parametrów tribologicznych. W tej pracy przedstawiamy wyniki badań nad modyfikacją powierzchni poliuretanu poprzez wytworzenie na jego powierzchni warstw gradientowych a-C:N:H/a-SiCxNy(H), o gradiencie stężenia Si w kierunku od powierzchni rozdziału warstwa – podłoże do powierzchni zewnętrznej. Warstwy otrzymano z zastosowaniem metody chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmy generowanej falami o częstości radiowej (RFCVD, 13,56 MHz, 400 W). Opracowano warunki formowania tego typu warstw i pokazano, że charakteryzuje je dobra adhezja do podłoża. Otrzymane warstwy poddano badaniom składu chemicznego i budowy atomowej z zastosowaniem technik FTIR i XPS. Oceny synergizmu właściwości w układzie warstwa - podłoże dokonano na podstawie pomiarów chropowatości i współczynnika tarcia oraz w badaniach odporności na zarysowanie. Wykazano, że zastosowanie warstw typu a-C:N:H/a-SiCxNy(H) na podłożu poliuretanu daje dwukrotne obniżenie współczynnika tarcia.

EN

Application of polyurethane as a biomaterial requires improving its tribological properties. This may be done by employing surface engineering methods, including layer technologies. It is shown in this work that promising results may be achieved with application of gradient a-C:N:H/a-SiCxNy(H) layers with Si-content gradient directed from the substrate-layer interface to the outer free surface. The layers were obtained by plasma assisted chemical vapor deposition with plasma generated by radio-frequency waves (RFCVD, 400 W, 13,56 MHz). Processing conditions ensuring good adhesion of the layers to the substrate were developed. Chemical composition and structure of the obtained layers were analyzed by XPS and FTIR techniques. The synergic interaction between the layer and the substrate was evaluated in the measurements of roughness, friction coefficient and wear resistance. It has been shown that friction coefficient of polyurethane with the a-C:N:H/a-SiCxNy(H) layer is two times lower than the coefficient of the unmodified substrate.

Słowa kluczowe

PL

poliuretan; PACVD; gradientowe warstwy a-C:N:H/a-SiCxNy(H); właściwości tribologiczne

EN

polyurethane; PACVD; gradient a-C:N: H/a-SiCxNy(H) layers; tribological properties

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 13, no. 96-98
• Strony: 110--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Małek A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Konefał J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Kluska S.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Tkacz-Śmiech K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Zimowski S.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

Bibliografia

• [1] Allcock H.R.: Introduction to Material Chemistry, Wiley 2008.
• [2] Nałęcz M.: Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000. Biomateriały. Tom 4, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2003.
• [3] Florjańczyk Z., Penczek S.: Chemia polimerów. Tom 2,Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001.
• [4] Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii: Opis ochronny wzoru użytkowego pneumatycznej komory wspomagania serca, Nr zgłoszenia 115128, 2004.
• [5] Pierson Hugh O.: Handbook of chemical vapor deposition (CVD) : principles, technology and applications, Park Ridge,Noyes Publications, 1992.
• [6] Dearnaley G., Arps J.H., Biomedical applications of ddiamondlike carbon (DLC) coatings: A rewiev, Surface & Coatings Technology 200 (2005) 2518-2524.
• [7] Shirakura A., Nakaya M., Koga Y.,Kodama H,Hasebe T,Suzuki T., Diamond-like carbon films for PET bottles and medical applications, Thin Solid Films 494 (2006) 84-91.
• [8] Ohgoe Y, Hirakuri K., Tsuchimoto K., Friedbacher G.Miyashita., Uniform deposition of diamond-like carbon films on polymeric materials for biomedical applications, Surface and Coatings Technology 184 (2004) 263-269.
• [9] Januś M., Stypuła B.: C:N:H and SiCxNy(H) layers on metallic titanium and Ti-6Al-4V alloy surface, Inżynieria Biomateriałów 9 (2006) 133-135.
• [10] Jurzecka M., Jonas S., Kluska S.,Nowak R., Kyzioł K., Amorphous a-SixNy:H layers on polycrystalline silicon, Ceramika 103(2008) 630-637.
• [11] E. Vassallo , A. Cremona, F. Ghezzi, F. Dellera, L. Laguardia, G. Ambrosone, U. Coscia, Structural and optical properties of amorphous hydrogenated silicon carbonitride films produced by PECVD, Applied Surface Science 252 (2006) 7993-8000.
• [12] Anma H., Yoshimito Y., Warashina M., Hatanak Y., Low temperature deposition of SiC thin films on polimer surface by plasma CVD, Applied Surface Science 175-176 (2001) 484-489.
• [13] Kyzioł K., Jonas S., Tkacz-Śmiech K., Marszałek K., A role of parameters in RF PA CVD technology of a-C:N:H layers, Vacuum, 82 (2008) 998-1002.
• [14] http://www.lasurface.com
• [15] Vassallo E., Cremona A., Ghezzi F., Dellera F.,Laguardia L., Ambrosone G., Coscia U., Structural and optical properties of amorphous hydrogenated silicon carbonitride films produced by PECVD, Applied Surface Science 252 (2006) 7993–8000.