Atomic force microscopy with fractal studies of temperature induced changes in the surface topography of polymeric materials

• Autorzy: Rydzkowski Tomasz , Kulesza Sławomir , Bramowicz Mirosław , Michalska-Pożoga Iwona

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2020.1.4

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie mikroskopii sił atomowych i analizy fraktalnej do badania wpływu temperatury na topografię powierzchni materiałów polimerowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Changes in the surface topography of polymeric materials can be analyzed to find the correspondence between observed surface features and specific external factors that might also influence physical and functional properties of the investigated material. In this work, atomic force microscopy (AFM) measurements were carried out to investigate the thermal changes in the surface topography as well as in the inner structure of the low density polyethylene (LDPE) samples subjected to 10 recirculations (rLDPE). For better assessment, fractal analysis and AFM results were additionally compared to DSC tests results.

PL

Analiza zmian topografii powierzchni materiałów polimerowych pozwala wyznaczyć zależności między obserwowanymi cechami powierzchni a określonymi czynnikami zewnętrznymi, które mogą wpływać na właściwości fizyczne i funkcjonalne badanego materiału. W niniejszej pracy metodą mikroskopii sił atomowych (AFM) oceniano zmiany termiczne topografii powierzchni, a także wewnętrznej struktury próbek polietylenu małej gęstości (LDPE) poddanych 10-krotnej recyrkulacji (rLDPE). Wyniki AFM i analizy fraktalnej porównywano z wynikami badań metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC).

Słowa kluczowe

EN

temperature; surface topography; polymeric materials; atomic force microscopy; fractal analysis; differential scanning calorimetry; low density polyethylene; recirculation

PL

temperatura; topografia powierzchni; materiały polimerowe; mikroskopia sił atomowych; analiza fraktalna; różnicowa kalorymetria skaningowa; polietylen małej gęstości; recyrkulacja

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 65, nr 1
• Strony: 25--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys.

Twórcy

autor

Rydzkowski Tomasz

• Koszalin University of Technology, Department of Mechanical Engineering, Raclawicka 15-17, 75-620 Koszalin, Poland

autor

Kulesza Sławomir

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Faculty of Mathematics and Computer Science, Sloneczna 54, 10-710 Olsztyn, Poland

autor

Bramowicz Mirosław

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Faculty of Technical Sciences, Oczapowskiego 11, 10-719 Olsztyn, Poland

autor

Michalska-Pożoga Iwona

• Koszalin University of Technology, Department of Mechanical Engineering, Raclawicka 15-17, 75-620 Koszalin, Poland

Bibliografia

• [1] “Metrology and Properties of Engineering Surfaces”(Eds. Mainsah E., Greenwood J.A., Chetwynd D.G.), Kluwer Academic Publishers Inc., Norwell, MA 2001.
• [2] Ahmad A.L., Idrus N.F., Abd Shukor S.R.: Journal of the American Ceramamic Society 2006, 89, 1694. http://dx.doi.org/10.1111/j.1551-2916.2006.00964.x
• [3] Hanaor D.A.H., Gan Y., Einav I.: Geotechnique Letters 2013, 3, 52. http://dx.doi.org/10.1680/geolett.13.016
• [4] Komvopoulos K.: Journal of Adhesion Science and Technology 2003, 17, 477. http://dx.doi.org/10.1163/15685610360554384
• [5] Santacruz-Vázquez V., Santacruz-Vázquez C., Welti-Chanes J. et al.: Revista Mexicana de Ingeniería Química 2008, 7, 55.
• [6] Kowalik-Klimczak A., Bednarska A., Grądkowski M., Gierycz P.: Fig. 8. Thermogram of LDPE sample after tenfold recirculation Polimery 2016, 61, 339. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2016.339
• [7] Mouginot R., Sarikka T., Ehrnstén U., Hänninen H.: Materials Research Express 2019, 6, 8. http://dx.doi.org/10.1088/2053-1591/aafeaf
• [8] Deng X., Xiong F., Li X. et al.: Journal of Nanobiotechnology 2018, 16, 102. http://dx.doi.org/10.1186/s12951-018-0428-0
• [9] Smijs T., Galli F., van Asten A.: Forensic Chemistry 2016, 2, 93. http://dx.doi.org/10.1016/j.forc.2016.10.005
• [10] Dmowska-Jasek P., Rzymski W.M., Smejda--Krzewicka A.: Polimery 2016, 61, 189. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2016.189
• [11] Klat D., Karimi-Varzaneh H.A., Lacayo-Pineda J.: Polymers 2018, 10, 510. http://dx.doi.org/10.3390/polym10050510
• [12] Fardin N., Stephansson O., Jing L.: International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 2001, 38, 659.
• [13] Bhushan B.: “Nanotribology and Nanomechanics: An Introduction”. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg 2008.
• [14] Jouini N., Gautier A., Revel P. et al.: International Journal of Surface Science and Engineering 2009, 3 (4). http://dx.doi.org/10.1504/IJSURFSE.2009.027418
• [15] Dallaeva D., Talu S., Stach S. et al.: Applied Surface Science 2014, 312 C, 81. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.05.086
• [16] Talu S., Stach S., Lainović T. et al.: Applied Surface Science 2015, 330, 20. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.12.120
• [17] Kulesza S., Bramowicz M.: Applied Surface Science 2014, 293, 196. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.12.132
• [18] Ibaseta N., Biscans B.: Powder Technology 2010, 203, 206. http://dx.doi.org/10.1016/j.powtec.2010.05.010
• [19] Charkaluk E., Bigerelle M., Iost A.: Engineering Fracture Mechanics 1998, 61, P119. http://dx.doi.org/10.1016/S0013-7944(98)00035-6
• [20] Staszczuk P., Błachnio M., Kowalska E., Sternik D.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2006, 86, 51. http://dx.doi.org/10.1007/s10973-006-7582-6
• [21] ISO 4287:1997 Geometrical product specifications (GPS) – surface texture: profile method – terms, definitions and surface texture parameters.
• [22] Mandelbrot B.B., Blumen A.: “Fractal geometry: what is it, and what does it do?” Proceedings of the Royal Society London A 1989, 423 (1864). http://dx.doi.org/10.1098/rspa.1989.0038
• [23] Wu H.J.: Chaos Solitons & Fractals 2002, 13, 1791.
• [24] Bramowicz M., Kulesza S.: Solid State Phenomena 2013, 203–204, 315. http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.203-204.315
• [25] Bramowicz M., Kulesza S., Czaja P., Maziarz W.: Archives of Metallurgy and Materials 2014, 59, 451. http://dx.doi.org/10.2478/amm-2014-0075
• [26] Bramowicz M., Kulesza S., Mrozek G.: Technical Sciences 2014, 17, 371.
• [27] Stout K.J., Sullivan P.J., Dong W.P.: “The development of methods for the characterization of roughness in three dimensions”, Publication no EUR15178EN of the Commission of the European Communities Dissemination of Scientific and Technical Knowledge Unit Directorate General Information Technologies and Industries and Telecommunications, University of Birmingham Edgbaston, Birmingham 1993, B152 TT.
• [28] Wunderlich B.: “The Basis of Thermal Analysis” in “Thermal Characterization of Polymeric Materials” (Ed. Turi E.A.), Academic Press, 1997.
• [29] Balcerowiak W.: Polimery 1998, 43, 373.
• [30] Balcerowiak W., Maciejewska H.: Polimery 1994, 39, 626.
• [31] Czaja K., Białek M.: Polimery 2002, 47, 685.
• [32] PN-EN ISO 11357-1:2016-11 Plastics – Differential scanning calorimetry (DSC) – Part 1: General principles.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).