Powłoki polimerowe uzyskiwane z wykorzystaniem ablacji laserowej w warunkach kriogenicznych metodą MAPLE

• Autorzy: Mróz, W. , Kasperczyk, J. , Jelinek, M. , Kocurek, T. , Burdyńska, S. , Janus, A. , Major, B.

Warianty tytułu

EN

Polymer coatings obtained with application of laser ablation at cryogenic conditions using MAPLE method

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja "Nowoczesne Technologie w Inżynierii Powierzchni" (III; 3-6.10.2006; Łódź-Spała, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wykorzystując metodę MAPLE (Matrix Assisted Pulsed Laser Evaporation), polegającą na laserowej ablacji 3 tarczy uzyskanej po rozpuszczeniu polimeru w specjalnie dobranym rozpuszczalniku i doprowadzeniu do stanu kriogenicznego, prowadzono badania na warstwach resorbowalnego polimeru wytworzonych na podłożu stopu tytanu Ti-6A1-4V, stali austenitycznej oraz krzemu polikrystalicznego. Metoda MAPLE dostępna jest w nielicznych laboratoriach na świecie, do których należy Instytut Fizyki Czeskiej Akademii Nauk w Pradze. Istotnym jest taki dobór rozpuszczalnika oraz jego stosunku wagowego do polimeru, aby absorpcja promieniowania laserowego zachodziła głównie w materiale rozpuszczalnika. Parujące pod wpływem promieniowania laserowego cząsteczki z zamrożonego do temperatury ciekłego azotu rozpuszczalnika porywają ze sobą cząsteczki osadzanego polimeru. Przy prawidłowym dobraniu warunków eksperymentu można otrzymać stosunkowo dużą efektywność osadzania wyjściowych łańcuchów polimerowych bez degradacji. Użyty rozpuszczalnik po odparowaniu, jest usuwany z komory eksperymentalnej przez układ pomp próżniowych. Badania prowadzono na warstwach kopolimeru: glikolid/L-laktyd. Jako rozpuszczalnik zastosowano chloroform. Tarcze z zamrożonego roztworu odparowywane były na zestawie do ablacji laserem ekscymerowym KrF, przy trzech różnych fluencjach promieniowania laserowego: 0.1; 0.2 i 0.3 J/cm2. Przedmiotem badań była morfologia powierzchni wytworzonej warstwy analizowana z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych, AFM oraz ESEM. Struktura fazowa osadzonych warstw badana była fourierowskim spektrometrem podczerwieni, FTIR. Uzyskane wyniki są unikatowe, ze względu na niską temperaturę degradacji zastosowanego polimeru i stanowią pierwsze tego rodzaju eksperymenty w kraju.

EN

Research works by application of the MAPLE method (Matrix Assisted Pulsed Laser Evaporation) which based on laser ablation at cryogenic conditions of a target produced from the dissolved polymer in specially chosen solvent, were performed on the layers of resorbable polymer deposited on the Ai-6A1-4V titanium alloy, austenitic steel and polycrystalline silicon. The MAPLE method is attainable at few laboratories in the world to which belong the Institute of Physics Czech Academy of Sciences in Praque. The fundamental is selection of solvent in respect to weight of polymer to fulfill absorption of laser radiation within. Evaporated particles of solvent and polymer due to interaction of laser beam with deeply frozen target to liquid nitrogen temperature are transferred to substrate. The correctly chosen conditions of experiments allow to deposit chains of the former polymer without their degradation. The applied solvent is removed from the reactive chamber by a pump system. Experiments were performed on co-polymer glicolide/L-lactide. Choroform was used as a solvent. Targets of the frozen solution were performed to evaporation using system equipped with an KrF excimer laser. Three fluences, i.e. 0.1 ; 0.2 and 0.3 J/cm2 were applied. Surface morphology of deposited layers was examined using Atomic Force Microscopy AFM and Environment Scanning Electron Microscopy ESEM. Phase structure was studied by means of infrared spectroscopy FTIR. The obtained results are unique due to low degradation temperature of the applied polymer and are the first such type of experiments in Poland.

Słowa kluczowe

PL

metoda Maple; ablacja laserowa; warunki kriogeniczne; powłoki polimerowe

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 5
• Strony: 1151-1153
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mróz, W.

autor

Kasperczyk, J.

autor

Jelinek, M.

autor

Kocurek, T.

autor

Burdyńska, S.

autor

Janus, A.

autor

Major, B.

• Mróz, W. - Instytut Optoelektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna

Bibliografia

• [1] Thies C, in: Microcapsules and Nanoparticles in Medicine and Pharmacy, (Ed.,M.Donbrow), CRC Press Boca Raton, Floryda, 1992, Ch.3.
• [2] Linhardt R,J., in: Controlled Release of Drags, (Ed.M.Rosoff), VCH Publishers, New York, 1989, Ch.2.
• [3] Hildebrand F, Blanchemain N, Mayer G, Zhang Z.M, Melnyk O, Morcellet M, Martel B, Functionalization of biomaterials, Key Engineering Materials, 288-289(2005)47-50
• [4] Kasperczyk J, NMR investigation of Biodegradable Polyester for Medical Applications, Macromelucalar Symposia, Wiley VCH, Weinheim, Germany, 175(l)(2001)19-32
• [5] McGill R.A, Chrisey D.B, Method of Producing a Film Coating by Matrix Assisted Pulsed Laser Deposition, Patent No. 6,025,036 (2001)
• [6] Paąue A, Wu P, Ringeisen B.R, Bubb D.M, Melinger J.S, McGill R.A, Chrisey D.B, Processing of functional polymers and organie thin films by the matrix-assisted pulsed laser evaporation (MAPLE) techniąue, Applied Surface Science, 186(2002)408- 415
• [7] Mercado A.L, Allmond C.E, Hoekstra J.G, Fitz-Gerald J.M, Pulsed laser deposition vs. matrix assisted pulsed laser evaporation for growth of biodegradable polymer thin film, Appl.Phys., A81(20050591-599
• [8] Frycek R, Jelinek M, Kocourek T, Fitl P, Yrnata M, Myslik V, Vrbova M, Thin organie layers prepared by MAPLE for gaś sensor application, Thin Solid Films, 495(2006)308-311