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Processos integrados de plasma para a delineação de padrões superhidrofóbicos na superfície da poliamida

Processo: 12/14708-2
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de novembro de 2012 - 30 de abril de 2015
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física dos Fluídos, Física de Plasmas e Descargas Elétricas
Pesquisador responsável:Elidiane Cipriano Rangel da Cruz
Beneficiário:Elidiane Cipriano Rangel da Cruz
Instituição Sede: Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental de Sorocaba. Sorocaba , SP, Brasil
Pesquisadores associados:Adriana de Oliveira Delgado Silva
Assunto(s):Física de plasmas  Tratamento de superfícies  Polímeros (materiais)  Composição química  Poliamidas  Espectroscopia de raio X  Termodinâmica 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:composição química | Morfologia | poliamida | Superfície do tipo fakir | Superhidrofobia | Topografia | Tratamentos de Superfícies a Plasmas

Resumo

Um método amplamente empregado para controlar as propriedades termodinâmicas de superfície de materiais poliméricos é a delineação de padrões em suas superfícies. Diferentes e sofisticadas técnicas são intercaladas para a micro- e/ou nano-padronização de superfícies, conferindo complexidade e elevados custos ao processo. Este projeto visa proporcionar metodologias integradas de plasma para a produção de superfícies com super-repelência à água criando estruturas com geometrias específicas na superfície de polímeros. Para tal, escolheu-se como substrato um plástico de engenharia, amplamente difundido em aplicações industriais e que apresenta algumas restrições práticas por ser naturalmente hidrofílico: a poliamida. Serão delineados padrões aleatórios e regulares na superfície da poliamida comercial utilizando-se diferentes processos ou associações de processos de plasma. No primeiro deles visa-se criar estruturas do tipo fakir removendo material de regiões específicas da poliamida pela ablação química em plasmas de oxigênio. Máscaras organometálicas resistentes ao oxigênio serão preparadas a partir de plasmas de misturas de hexametildisiloxano, HMDSO, e O2 usando-se membranas comerciais contendo poros com dimensões e geometrias apropriadas. Esta metodologia é proposta para substituir o fotoresiste convencional eliminando-se a necessidade de processos fotolitográficos. Com as máscaras já depositadas, o sistema será submetido ao plasma de ablação e serão investigados os efeitos do tempo de exposição, pressão e potência do plasma de oxigênio nas propriedades superficiais da poliamida. No segundo processo, uma metodologia ainda mais simplificada é proposta: criar estruturas na superfície da poliamida pela deposição a plasma. Para tal, também serão empregados os plasmas de misturas de HMDSO e O2, utilizados na preparação das máscaras, visto que materiais hidrofóbicos e com altas taxas de deposição podem ser obtidos. As deposições serão guiadas pela utilização das membranas porosas que permitirão o crescimento dos postes somente na região dos poros. Serão investigadas as influências do tempo de deposição, pressão, potência e proporção dos gases nas propriedades da superfície resultante. O terceiro procedimento adotado consistirá na exposição da poliamida, sem nenhum tipo de máscara, a plasmas estabelecidos a partir de argônio. Será investigado o efeito do bombardeamento iônico de baixa energia na remoção seletiva de material de regiões menos resistentes da poliamida. A seletividade natural do polímero ao plasma deverá proporcionar estruturas na superfície conforme as já obtidas no PVC. Os tratamentos serão realizados por diferentes tempos e em plasmas estabelecidos com diferentes potências e pressões. Nas três linhas de pesquisa propostas, será avaliada a influência dos parâmetros do processo de plasma nas dimensões e geometria das estruturas produzidas usando-se a microscopia eletrônica de varredura. A receptividade das superfícies à água será investigada pela técnica da gota séssil enquanto a rugosidade será determinada por perfis topográficos obtidos por microscopia de força atômica. A determinação da composição química das superfícies tratadas será conduzida pela técnica de espectroscopia de fotoelétrons de raios X. Associando-se os resultados de morfologia, topografia e composição química, poderá ser determinado o modelo teórico que explica os resultados de molhabilidade, permitindo assim um maior conhecimento sobre as propriedades termodinâmicas destas superfícies. (AU)

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Publicações científicas (7)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
SANTOS, NAZIR M.; GONCALVES, THAIS M.; DE AMORIM, JAYR; FREIRE, CELIA M. A.; BORTOLETO, JOSE R. R.; DURRANT, STEVEN F.; RIBEIRO, RAFAEL PARRA; CRUZ, NILSON C.; RANGEL, ELIDIANE C.. Effect of the plasma excitation power on the properties of SiOxCyHz films deposited on AISI 304 steel. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 311, p. 127-137, . (14/21594-9, 12/14708-2, 10/12240-8)
DARRIBA BATTAGLIN, FELIPE AUGUSTO; HOSOKAWA, RICARDO SHINDI; DA CRUZ, NILSON CRISTINO; CASELI, LUCIANO; RANGEL, ELIDIANE CIPRIANO; DA SILVA, TIAGO FIORINI; TABACNIKS, MANFREDO HARRI. Innovative low temperature plasma approach for deposition of alumina films. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 17, n. 6, p. 1410-1419, . (12/14708-2, 09/07604-3)
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RESENDE, R. C.; RIBEIRO, R. P.; WALDMAN, W. R.; CRUZ, N. C.; ARAUJO, J. R.; RANGEL, E. C.. Improvement of thermoplastic elastomer degradation resistance by low-energy plasma immersion ion bombardment. Materials Chemistry and Physics, v. 242, . (12/14708-2)
RANGEL, RITA C. C.; CRUZ, NILSON C.; MILELLA, ANTONELLA; FRACASSI, FRANCESCO; RANGEL, ELIDIANE C.. Barrier and mechanical properties of carbon steel coated with SiOx/SiOxCyHz, gradual films prepared by PECVD. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 378, . (13/05012-7, 14/24707-9, 12/14708-2)
PEREIRA ANTUNES, MARIA LUCIA; DA CRUZ, NILSON CRISTINO; DELGADO, ADRIANA DE OLIVEIRA; DURRANT, STEVEN FREDERICK; RIBEIRO BORTOLETO, JOSE ROBERTO; LIMA, VIVIAN FARIA; SANTANA, PERICLES LOPES; CASELI, LUCIANO; RANGEL, ELIDIANE CIPRIANO. Feasibility of RF Sputtering and PIIID for Production of Thin Films from Red Mud. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 17, n. 5, p. 1316-1323, . (13/06210-7, 12/14708-2)
DARRIBA BATTAGLIN, FELIPE AUGUSTO; PRADO, EDUARDO SILVA; CASELI, LUCIANO; DA SILVA, TIAGO FIORINI; TABACNIKS, MANFREDO HARRI; DA CRUZ, NILSON CRISTINO; RANGEL, ELIDIANE CIPRIANO. Films Deposited from Reactive Sputtering of Aluminum Acetylacetonate Under Low Energy Ion Bombardment. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 20, n. 4, p. 926-936, . (12/14708-2)

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