Термические способы испарения атомов металла на полимеры

При термических методах поток атомного металла напыляемый на полимер, который находится при комнатной температуре, создается сублимацией или термическим испарением блочного металла путем термического нагрева, ионного напыления, испарения под действием ускоренных электронов, лазерного пиролиза.

Бомбардировка поверхности полимера «горячими» атомами металла сопровождается протеканием деструкции их приповерхностных слоев, а иногда и глубокими процессами химического взаимодействия между атомами металла и функциональными группами полимера.

Напыление металла при полимеризации в плазме

Полимеризация в тлеющем разряде (в низкотемпературной плазме) инициируется ионами, возбужденными молекулами и фотонами с достаточно высокой энергией. Схема установок плазменного синтеза композиционных пленок показана на рисунке 5. Поскольку давление паров (концентрация мономеров) при полимеризации в плазме является слишком низким (, получать полимеры традиционным методом в плазмотроне трудно, но достаточно для образования тонких пленок.

Существенное отличие плазмополимеризации от традиционных способов образования полимеров возможность формирования ультратонких, почти бездефектных пленок на подложках. Еще одним немаловажным фактором является то, что полимеризация в плазме как метод поверхностной модификации не ограничена выбoром мaтериaлa и фoрмoй подложки. Последнее дает возможность получать таким путем микрокапсулированные наноразмерные частицы металлодопировaнныe полимерные пленки.

Тонкие композитные пленки также способны формироваться при одновременной полимеризации соответствующих соединений и вакуумном испарении мeталлов. В качестве пленкообразующих материалов применяют относительно простые соединения, такие как, бензол, хлорбензол и так далее. Часто используются смеси газообразных мономеров с аргоном. Процессом управляют, изменяя параметры разряда (ток, давление, время обработки, температуру подложки) и природу пленкообразующего газа.

При полимеризации в плазме протекают сразу два процесса: образование полимера и травление (деструкция), которое приводит к удалению образовавшегося полимера. Соотношение между данными процессами на отдельном участке определяется энергией возбужденных частиц, их концентрацией, температурой поверхности и природой мономера. Схема установки приведена на рисунке 5 [6].

Рисунок 5 — Схема установки (а) и реактора (б) для отложения наноразмерных частиц на полимерной пленке: 1 плазменная камера; 2 субстрат; 3 источник металла; 4 электроды; 5 вакуумный насос; 6 поддерживающая стойка

Метод полимеризации в плазме более эффективен в сравнение с обычными процессами создания тонких металлополимерных пленок. Однако, недостатком этого метода является трудность сочетания управления скорости распыления металла и включения его в формирующийся полимер.4.6 Золь-гель метод Золь-гель-метод широко применяется в ряде технологий. Золь-гель технология — метод жидкофазного синтеза наноматериалов. В нанотехнологии он обычно используется для получения оксидов металлов. Но, помимо этого, он может быть использован для синтеза наноразмерных металлов и сплавных биметаллических и гетероэлементных частиц. Так, восстановление ионов, водородом при 733 923 K приводило к образованию внутри матрицы [10].

Темплатный синтез — один из успешных приемов золь-гель технологии, позволяющий получать нанокомпозиционные материалы, отвечающие следующим требованиям:

• 1 Определенный размер и форма кристаллитов или кристаллов;
• 2 Узкое распределение размера пор в заданном диапазоне;
• 3 Формирование на молекулярном уровне специфической структуры нанокомпозита, например, материала с анизотропной организацией на мезоуровне (10 1000 нм) [11].

Заключение

В работе были изучены некоторые методы получения магнитных нанокомпозитных материалов, а так же их свойства.

Дальнейшее развитие электроники будет тесно связано с использованием магнитных наноматериалов. Помимо всего, одним из наиболее перспективным методом стабилизации наночастиц является введение наночастиц в матрицы различных типов. Огромную важность имеет изучение внутренней магнитной структуры наночастиц. Так же, для создания новых высокоупорядоченных функциональных наноструктурированных композиционных материалов с улучшенными свойствами требуется разработка эффективных методов организации наночастиц.

Магнитные композиционные наноматериалы могут найти применение в очень многих областях. Особенно в спинтронике новой области электроники, которая имеет дело с зарядами и спинами. Так же магнитные нанокомпозиты широко используются в биологии и медицине. Магнитные наночастицы в перспективе будут широко использоваться в нанобиотехнологии.

На данный момент существует огромное множество способов синтеза нанокомпозитных материалов.

Разработка магнитных полимерных нанокомпозитов необходима для развития методов производства наноорганизационных структур и их применением в носителях информации, сенсорах и различных устройствах. Так же, нанокомпозитные материалы в перспективе могут быть использованы в печати, производстве магнитных экранов, микроволновых устройств и т. д. Однако, это все ограничивается слишком высокой стоимостью производства. Таким образом, еще одним важным направлением является поиск экономически выгодных методов синтеза композитных магнитных наноматериалов.