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Bibliographic Metadata

Title
Grundlegende Untersuchungen zu Haftungsmechanismen, Permeabilität und Dehnbarkeit von nanostrukturierten Plasmabeschichtungen auf polymeren Substraten / von M.Sc. Christian Hoppe ; Erstgutachter: Prof. Dr.-Ing. Guido Grundmeier
AuthorHoppe, Christian
ParticipantsGrundmeier, Guido
PublishedPaderborn, 2020
Edition
Elektronische Ressource
Description1 Online-Ressource (180 Seiten) : Diagramme
Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2020
Annotation
Tag der Verteidigung: 06.08.2020
Defended on2020-08-06
LanguageGerman
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-37815 
DOI10.17619/UNIPB/1-1023 
Files
Grundlegende Untersuchungen zu Haftungsmechanismen, Permeabilität und Dehnbarkeit von nanostrukturierten Plasmabeschichtungen auf polymeren Substraten [5.6 mb]
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Classification
Abstract (German)

In einer ersten Veröffentlichung wurde die Keimbildung und das Filmwachstum von SiOx-Plasmapolymerfilmen als Funktion der Substratoberflächenchemie durch eine Kombination von mikroskopischen, spektroskopischen und elektrochemischen Techniken analysiert. Als Modellsystem dienten selbstorganisierte Organothiolmonoschichten (SAMs) mit unterschiedlichen Endgruppen (Methyl-, Carboxyl- und Trimethoxysilangruppen) auf Au (111). Ultradünne SiOx-Filme mit einer Dicke im Bereich von 0,4 bis 1,4 nm wurden durch Mikrowellenplasma in einer Mischung aus HMDSO und O 2 abgeschieden. Die Veränderungen in der Oberfläche, Grenzfläche und Dünnschichtchemie wurden durch PM-IRRAS charakterisiert. Cyclovoltammetrie mit Ferricyanid als Aredoxsystem wurde verwendet, um die Defektdichte der bloßen SAMs und der SiOx-bedeckten SAMs zu untersuchen. Darüber hinaus wurde die Entwicklung der SiOx-Oberflächenmorphologie zur Erhöhung der Filmdicke als Funktion der chemischen Terminierung des Substrats durch AFM untersucht. Ein starker Einfluss der Oberflächenchemie auf die SiOxnukleation und das Filmwachstum wurde beobachtet. Während die Methyl- und Carboxyl-terminierten SAMs während der Keimbildung abgebaut wurden, was zu defektreichen ultradünnen Filmen führte, schützte die Trimethoxysilangruppe die aliphatische Kette des SAM und führte zu viel besseren Barriereeigenschaften der ultradünnen SiOx-Filme. Eine mechanistische Erklärung der Ergebnisse wurde gegeben [1]. In einer zweiten Veröffentlichung wurde die Haftung von SiOx-Beschichtungen, die durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung auf spritzgegossenem Polypropylen (PP) abgeschieden wurden, als Funktion der Si-Anreicherung der Polypropylenoberfläche untersucht. Das PP wurde entweder in seinem ursprünglichen Zustand verwendet oder durch eine Nebenmischung mit klei

Abstract (English)

In a first publication the nucleation and film growth of SiOx plasma polymer films as afunction of the substrate surface chemistry was analysed by a combination ofmicroscopic, spectroscopic and electrochemical techniques. Self-assembledorganothiol monolayers (SAMs) surfaces with different terminating groups (methyl,carboxyl- and trimethoxysilane groups) on Au(111) served as a model system. Ultrathin SiOx films with thickness ranging from 0.4 to 1.4 nm were deposited by microwaveplasma in a mixture of HMDSO and O2. The changes in surface, interface and thin filmchemistry were characterized by PM-IRRAS. Cyclic voltammetry with ferricyanide as aredox system was used to probe the defect density of the bare SAMs and the SiOxcovered SAMs. Furthermore, the evolution of the SiOx surface morphology forincreasing film thickness as function of the substrate chemical termination wasinvestigated by AFM. A strong influence of the surface chemistry on the SiOxnucleation and film growth was observed. While the methyl and carboxyl terminatedSAMs were degraded during the nucleation leading to defect rich ultrathin films, thetrimethoxysilane group protected the aliphatic chain of the SAM and led to muchbetter barrier properties of the ultra-thin SiOx-films. A mechanistic explanation of theresults was provided [1].In a second publication, the adhesion of SiOx coatings deposited by plasma-enhancedchemical vapor deposition onto injection-molded polypropylene (PP) was investigatedas function of polypropylene surface Si enrichment. The PP was either used in itsoriginal state or was modified by a by-mixture with small amounts ofpolydimethylsiloxane (PDMS) in the extrusion process. The substrates wherecharacterized by X-ray photoelectron spectroscopy, attenuated infrared reflection andtime of flight spectroscopy; it was seen that the PP/PDMS substrates showed a Sienriched top layer about 1 ++ nm thick.

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