eng
Выпуск #2/2022
В.М.Елинсон, А.С.Аболенцев, Т.В.Ходырев, П.А.Щур
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРЕТОВ НА ГРИБОСТОЙКОСТЬ ФТОРУГЛЕРОДНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРЕТОВ НА ГРИБОСТОЙКОСТЬ ФТОРУГЛЕРОДНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Просмотры: 1515
DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.106.113
В данной работе рассматриваются результаты исследования грибостойкости наноструктурированных фторуглеродных пленок, созданных на поверхности полимеров, в зависимости от величины поверхностного заряда. По-видимому, на грибостойкость пленки влияет не только поверхностный заряд, но и другие характеристики поверхности, такие как рельеф и химический состав. Фторуглеродные пленки были сформированы в условиях переходных процессов с использованием двухкомпонентной фторуглеродной газовой смеси (CF4 + С6Н12).
В данной работе рассматриваются результаты исследования грибостойкости наноструктурированных фторуглеродных пленок, созданных на поверхности полимеров, в зависимости от величины поверхностного заряда. По-видимому, на грибостойкость пленки влияет не только поверхностный заряд, но и другие характеристики поверхности, такие как рельеф и химический состав. Фторуглеродные пленки были сформированы в условиях переходных процессов с использованием двухкомпонентной фторуглеродной газовой смеси (CF4 + С6Н12).
Теги: electrets fluorocarbon coatings ion-plasma technologies optical properties polymer materials resistance to fungi surface charge грибостойкость ионно-плазменные технологии оптические свойства поверхностный заряд полимерные материалы фторуглеродные покрытия электреты
Получено: 15.03.2022 г. | Принято: 22.03.2022 г. | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.106.113
Научная статья
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРЕТОВ НА ГРИБОСТОЙКОСТЬ ФТОРУГЛЕРОДНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В.М.Елинсон1, д.т.н., проф. кафедры РТН, ORCID: 0000-0002-4432-7991
А.С.Аболенцев1, cтудент, ORCID: 0000-0002-2536-6469
Т.В.Ходырев1, студент, ORCID: 0000-0003-4061-259X
П.А.Щур1, аспирант, ORCID: 0000-0002-7862-2366 / shur-pavel@mail.ru
Аннотация. В данной работе рассматриваются результаты исследования грибостойкости наноструктурированных фторуглеродных пленок, созданных на поверхности полимеров, в зависимости от величины поверхностного заряда. По-видимому, на грибостойкость пленки влияет не только поверхностный заряд, но и другие характеристики поверхности, такие как рельеф и химический состав. Фторуглеродные пленки были сформированы в условиях переходных процессов с использованием двухкомпонентной фторуглеродной газовой смеси (CF4 + С6Н12).
Ключевые слова: ионно-плазменные технологии, фторуглеродные покрытия, полимерные материалы, оптические свойства, поверхностный заряд, электреты, грибостойкость
Для цитирования: В.М.Елинсон, А.С.Аболенцев, Т.В.Ходырев, П.А.Щур. Влияние поверхностного заряда электретов на грибостойкость фторуглеродных полимерных материалов. НАНОИНДУСТРИЯ. 2022. Т. 15, № 2. С. 106–113. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.106.113
Received: 15.03.2022 | Accepted: 22.03.2022 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.106.113
Original paper
THE EFFECT OF THE SURFACE CHARGE OF ELECTRETS ON THE RESISTANCE TO FUNGI OF FLUOROCARBON POLYMER MATERIALS
V.M.Elinson1, Doct. of Sci. (Tech), Prof., ORCID: 0000-0002-4432-7991
A.S.Abolentsev1, Student, ORCID: 0000-0002-2536-6469
T.V.Khodyrev1, Student, ORCID: 0000-0003-4061-259X
P.A.Shchur1, Post-graduate, ORCID: 0000-0002-7862-2366 / shur-pavel@mail.ru
Abstract. This paper deals with the study of the resistance to fungi of the nanostructured fluorocarbon films produced on the surface of polymers, depending on the value of the surface charge. Apparently, the resistance to fungi of the film is affected not only by the surface charge but also by other surface characteristics, such as relief and chemical composition. The fluorocarbon films were formed under transient conditions using a two-component fluorocarbon gas mixture (CF4 + C6H12).
Keywords: ion-plasma technologies, fluorocarbon coatings, polymer materials, optical properties, surface charge, electrets, resistance to fungi
For citation: V.M.Elinson, A.S.Abolentsev, T.V.Khodyrev, P.A.Shchur. The effect of the surface charge of electrets on the resistance to fungi of fluorocarbon polymer materials. NANOINDUSTRY. 2022. V. 15, no. 2. PP. 106–113.
https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.106.113
ВВЕДЕНИЕ
Полимерные материалы используются во многих областях человеческой жизнедеятельности, например в космонавтике, медицине и электронике. Их широкое применение связано с уникальными физико-химическими свойствами. Одним из основных свойств, которые ограничивают применение полимеров – является их невысокая стойкость к биодеструкции, то есть низкая стойкость к биологическим разрушениям [1]. Этот недостаток приводит к снижению срока службы оборудования, выходу из строя различных систем, а также к существенным экономическим убыткам, которые входят в 2–5% от ВВП стран с развитой промышленностью [2].
Мицелиальные грибы наносят самый существенный ущерб из всех микроорганизмов. Разрушение происходит при непосредственном потреблении полимера в качестве продукта питания, а также при взаимодействии поверхности полимера с продуктами метаболизма грибов [3].
Биодеструкция полимеров обусловлена вырабатыванием микроорганизмами ферментов, которые увеличивают разрушение макромолекул. Основные признаки биодеструкции полимеров:
Для того чтобы предотвратить биодеструкции на полимерах, в работах [4–7] было предложено создать барьерные слои на основе наноструктурированных фторуглеродных пленок, которые обладают антимикробными антиадгезионными характеристиками, "пикообразным" рельефом на поверхности, а также поверхностным зарядом, который формирует электретные состояния. Электреты – это области на диэлектрике, длительно сохраняющие поляризацию и создающие в связи с этим электрическое поле в окружающей среде. С целью определения влияния электретных состояний на взаимодействие поверхности с микроорганизмами целесообразно исследовать поверхностный заряд.
Антиадгезионные свойства наноструктурированных фторуглеродных пленок обусловлены следующими факторами: воздействием фтора и образованием специфического рельефа поверхности полимера, при котором расстояние между пиками шероховатости меньше диаметра клеток микроорганизмов. Для создания такого рельефа необходимо сформировать покрытие с помощью двухкомпонентной газовой смеси, содержащей компонент для нанесения пленки (C6H12) и компонент для травления (CF4). Этот процесс должен проходить в условиях переходных процессов (переход от нанесения пленок к их травлению). Более того данный барьерный слой может служить для создания гидрофобных и супергидрофобных поверхностей на полимерных материалах [8].
Целью данной работы является исследование влияния электретных состояний (величины поверхностного заряда) на грибостойкость полимеров, модифицированных фторуглеродными антиадгезионными, по отношению к грибам и микроорганизмам, покрытиями.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве исследуемых образцов были выбраны полиэтилентерефталат (ПЭТФ) и политетрафторэтилен (ПТФЭ), поскольку эти полимеры являются одними из самых используемых в авиации, электронике, медицине, космонавтике, биотехнологиях и др.
Формирование барьерного слоя проводилось в два этапа на вакуумной установке УВН71-П3, оснащенной двумя источниками ионов ИИ-4-0,15. На первом этапе в камеру устанавливались образцы ПТФЭ и ПЭТФ и производилась обработка поверхности полимеров ионами тетрафторметана (CF4) в течение 30 мин. Первый этап необходим для очистки поверхности, улучшения адгезии фторуглеродной пленки, а также создания предварительного нанорельефа. На втором этапе с помощью другого источника ионов наносилась фторуглеродная пленка с использованием двухкомпонентной газовой смеси CF4 + С6Н12 при различных соотношениях компонентов.
После формирования покрытия проводилось измерение поверхностного заряда с помощью ИПЭП-1 (измеритель параметров электростатического поля) по ГОСТ 25209-82.
Измерения проводились в пяти точках сразу после обработки в течение 28 дней (через 28 дней заканчиваются исследования на грибостойкость). Далее для каждого материала рассчитывали средние арифметические значения поверхностного заряда и соотносили их с данными по грибостойкости. Исследования грибостойкости были проведены в соответствии с ГОСТ 9.048-89 по пятибалльной системе, где ноль баллов соответствует тому, что под микроскопом прорастания спор и конидий не обнаружено, а пять – невооруженным глазом отчетливо видно развитие грибов, покрывающих более 25% испытуемой поверхности. Исходя из этого, были построены графики зависимости заряда на поверхности и грибостойкости в зависимости от содержания CF4 в плазмообразующей газовой смеси CF4 + C6H12, а также графики зависимости грибостойкости от поверхностного заряда.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
На графике (рис.2) можно наблюдать, что минимальный по модулю поверхностный заряд фторуглеродной пленки, созданной на поверхности ПЭТФ, соответствует наилучшей грибостойкости. Как видно из графика, заряд на поверхности исходного ПЭТФ выше, чем у обработанного в течение 30 мин ионами CF4. Такая же ситуация и с грибостойкостью (у исходного грибостойкость равна двум, а у обработанного – единице). Грибостойкость на этом участке равна единице. Затем величина поверхностного заряда начинает увеличиваться и становится положительной. Наибольшее значение заряда наблюдается при 40%, в этой точке грибостойкость становится равной нулю. Также грибостойкость равна нулю при 60%. Далее заряд на поверхности монотонно убывает. Грибостойкость на участке от 70 до 100% снова становится равной единице.
Из рис.3 видно, что минимальный по модулю поверхностный заряд фторуглеродной пленки, созданной на поверхности ПЭТФ, как и на поверхности ПТФЭ, соответствует наилучшей грибостойкости. Аналогичная ситуация наблюдается также и с зарядом на поверхности и грибостойкостью исходного и обработанного ПЭТФ (значение заряда и грибостойкости исходного выше обработанного). На промежутке от 0 до 10% поверхностный заряд стремительно растет, затем рост замедляется, доходя до 40%, где, как и у ПЭТФ, наблюдается наибольшее значение заряда. Далее на промежутке от 40 до 70% заряд на поверхности монотонно убывает, особенно стремительное падение начинается с 60%.
При 70% заряд становится меньше исходного, но больше обработанного. Грибостойкость с 0 до 25% падает, затем на промежутке от 25 до 70% она становится равной нулю. А с 70 до 100% виден рост, как и у грибостойкости, так и у поверхностного заряда (при 100% заряд становится больше, чем при 60%, но меньше, чем при 25%, а грибостойкость равна единице).
Из рис.4 видно, что минимальное значение поверхностного заряда у ПЭТФ наблюдалась после обработки, при этом грибостойкость равна единице. Далее с увеличением поверхностного заряда соответственно идут следующие значения содержания CF4 в газовой смеси: 100, 0 и 70%. Причем грибостойкость в этих значениях также равна единице. Затем при 60% грибостойкость становится равной нулю. После этого величина грибостойкости возрастает: при 25 и 10% она становится равной единице. При этом у исходного (необработанного) ПЭТФ величина грибостойкости равна двум. Максимальный поверхностный заряд поверхность приобретает при 40%, а грибостойкость при этом значении равна нулю.
На рис.5 аналогично с предыдущим графиком (рис.4) минимальный заряд получается у ПТФЭ после обработки. В этом случае грибостойкость равна единице. При этом ПТФЭ, на котором нанесена пленка с 70%-ным содержанием CF4 в газовой смеси, имеет нулевую грибостойкость. Затем с резким повышением значения грибостойкости до трех баллов идет исходный (необработанный) образец. В следующих трех точках грибостойкость начинает убывать на один балл относительно предыдущей точки. Сначала идет 0%, потом 10% и в конце 60%, причем между 0 и 10% заряд довольно сильно увеличивается. Далее, с грибостойкостью, равной единице, идет пленка, созданная со 100%-ным содержанием CF4. Как и в случае с ПЭТФ, максимальный поверхностный заряд поверхность приобретает при 40%, а грибостойкость при этом значении равна нулю.
ВЫВОДЫ
После обработки ионами CF4 поверхности обоих полимеров грибостойкость возрастает до 1 балла.
Минимальный по модулю поверхностный заряд фторуглеродной пленки, созданной на поверхности ПЭТФ и ПТФЭ, наблюдается при 40%-ном содержании CF4 в газовой смеси CF4 + C6H12 и соответствует наилучшей грибостойкости (0 баллов).
Вероятно, на грибостойкость фторуглеродной пленки влияет не только поверхностный заряд, но и другие характеристики поверхности, такие как рельеф и химический состав.
БЛАГОДАРНОСТИ
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-32-90092.
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Organics Electronics Materials, Processing, Device and Applications. Franky So 2010, Taylor &Francis Group, NW, P. 296.
Вдовин С.М., Каблов Е.Н., Ерофеев В.Т., Старцев О.В., Светлов Д.А., Богатов А.Д., Дергунова А.В. Экономические потери от биодеструкции. Композиционные строительные материалы. Теория и практика: сб. ст. Междунар. науч.-техн. конф. под ред. В.И.Калашникова. Пенза, 2015. С. 21–29.
Ерофеев В.Т., Богатов А.Д., Смирнов В.Ф., Богатова С.Н., Казначеев С.В., Родин А.И. Биостойкие строительные композиты на основе отходов стекла. Сборник трудов Международной научно-технической конференции им. Леонардо да Винчи. 2013. Т. 1. С. 83–97.
Elinson V.M., Didenko L.V., Shevlyagina N.V., Avtandilov G.A., Ghaidarova А.К. and Lyamin A.N. Colonization by Staphylococcus aureus of Nano-Structured Fluorinated surfaces, Formed by Different Methods of Ion-Plasma Technology. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. V. 162, no. 1. Microbiology and Immunology. PP. 71–74.
Elinson V.M., Shchur P.A., Kirillov D.V., Lyamin A.N., Silnitskaya O.A. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2018. V. 12, no. 2. PP. 357–360, https://doi.org/10.1134/S1027451018020246
Elinson V.M., Shchur P.A., Silnitskaya O.A. Multifunctional polymer materials with antifungal activity, modified by fluorocarbon films by methods of ion-plasma technology. IOP Publishing Ltd Journal of Physics: Conference Series. V. 1121, conference 1. PP. 1–3.
Elinson V.M., Shchur P.A., Kukushkin D.Y. Surface charge of polymer materials modified by nanostructured fluorocarbon coatings. IOP Publishing Ltd, Journal of Physics: Conference Series. V. 1713. 2020. P. 012016. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1713/1/012016
Elinson V.M., Shchur P.A., Lyamin A.N. Nanostructuring of the Polyethyleneterephthalate Surface Using Ion-Plasma Technology with the Help of Fluorine-Containing Gas Mixtures. High Temperature Material Processes: An International Quarterly of High-Technology Plasma Processes. 2020. Т. 24, no. 3. PP. 173–182.
Декларация о конфликте интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
Научная статья
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРЕТОВ НА ГРИБОСТОЙКОСТЬ ФТОРУГЛЕРОДНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В.М.Елинсон1, д.т.н., проф. кафедры РТН, ORCID: 0000-0002-4432-7991
А.С.Аболенцев1, cтудент, ORCID: 0000-0002-2536-6469
Т.В.Ходырев1, студент, ORCID: 0000-0003-4061-259X
П.А.Щур1, аспирант, ORCID: 0000-0002-7862-2366 / shur-pavel@mail.ru
Аннотация. В данной работе рассматриваются результаты исследования грибостойкости наноструктурированных фторуглеродных пленок, созданных на поверхности полимеров, в зависимости от величины поверхностного заряда. По-видимому, на грибостойкость пленки влияет не только поверхностный заряд, но и другие характеристики поверхности, такие как рельеф и химический состав. Фторуглеродные пленки были сформированы в условиях переходных процессов с использованием двухкомпонентной фторуглеродной газовой смеси (CF4 + С6Н12).
Ключевые слова: ионно-плазменные технологии, фторуглеродные покрытия, полимерные материалы, оптические свойства, поверхностный заряд, электреты, грибостойкость
Для цитирования: В.М.Елинсон, А.С.Аболенцев, Т.В.Ходырев, П.А.Щур. Влияние поверхностного заряда электретов на грибостойкость фторуглеродных полимерных материалов. НАНОИНДУСТРИЯ. 2022. Т. 15, № 2. С. 106–113. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.106.113
Received: 15.03.2022 | Accepted: 22.03.2022 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.106.113
Original paper
THE EFFECT OF THE SURFACE CHARGE OF ELECTRETS ON THE RESISTANCE TO FUNGI OF FLUOROCARBON POLYMER MATERIALS
V.M.Elinson1, Doct. of Sci. (Tech), Prof., ORCID: 0000-0002-4432-7991
A.S.Abolentsev1, Student, ORCID: 0000-0002-2536-6469
T.V.Khodyrev1, Student, ORCID: 0000-0003-4061-259X
P.A.Shchur1, Post-graduate, ORCID: 0000-0002-7862-2366 / shur-pavel@mail.ru
Abstract. This paper deals with the study of the resistance to fungi of the nanostructured fluorocarbon films produced on the surface of polymers, depending on the value of the surface charge. Apparently, the resistance to fungi of the film is affected not only by the surface charge but also by other surface characteristics, such as relief and chemical composition. The fluorocarbon films were formed under transient conditions using a two-component fluorocarbon gas mixture (CF4 + C6H12).
Keywords: ion-plasma technologies, fluorocarbon coatings, polymer materials, optical properties, surface charge, electrets, resistance to fungi
For citation: V.M.Elinson, A.S.Abolentsev, T.V.Khodyrev, P.A.Shchur. The effect of the surface charge of electrets on the resistance to fungi of fluorocarbon polymer materials. NANOINDUSTRY. 2022. V. 15, no. 2. PP. 106–113.
https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.106.113
ВВЕДЕНИЕ
Полимерные материалы используются во многих областях человеческой жизнедеятельности, например в космонавтике, медицине и электронике. Их широкое применение связано с уникальными физико-химическими свойствами. Одним из основных свойств, которые ограничивают применение полимеров – является их невысокая стойкость к биодеструкции, то есть низкая стойкость к биологическим разрушениям [1]. Этот недостаток приводит к снижению срока службы оборудования, выходу из строя различных систем, а также к существенным экономическим убыткам, которые входят в 2–5% от ВВП стран с развитой промышленностью [2].
Мицелиальные грибы наносят самый существенный ущерб из всех микроорганизмов. Разрушение происходит при непосредственном потреблении полимера в качестве продукта питания, а также при взаимодействии поверхности полимера с продуктами метаболизма грибов [3].
Биодеструкция полимеров обусловлена вырабатыванием микроорганизмами ферментов, которые увеличивают разрушение макромолекул. Основные признаки биодеструкции полимеров:
- потускнение поверхности;
- появление налета мицелия, который видно визуально;
- изменение диэлектрических свойств;
- снижение механической прочности;
- набухание;
- изменение формы;
- затвердевание;
- растрескивание материала.
Для того чтобы предотвратить биодеструкции на полимерах, в работах [4–7] было предложено создать барьерные слои на основе наноструктурированных фторуглеродных пленок, которые обладают антимикробными антиадгезионными характеристиками, "пикообразным" рельефом на поверхности, а также поверхностным зарядом, который формирует электретные состояния. Электреты – это области на диэлектрике, длительно сохраняющие поляризацию и создающие в связи с этим электрическое поле в окружающей среде. С целью определения влияния электретных состояний на взаимодействие поверхности с микроорганизмами целесообразно исследовать поверхностный заряд.
Антиадгезионные свойства наноструктурированных фторуглеродных пленок обусловлены следующими факторами: воздействием фтора и образованием специфического рельефа поверхности полимера, при котором расстояние между пиками шероховатости меньше диаметра клеток микроорганизмов. Для создания такого рельефа необходимо сформировать покрытие с помощью двухкомпонентной газовой смеси, содержащей компонент для нанесения пленки (C6H12) и компонент для травления (CF4). Этот процесс должен проходить в условиях переходных процессов (переход от нанесения пленок к их травлению). Более того данный барьерный слой может служить для создания гидрофобных и супергидрофобных поверхностей на полимерных материалах [8].
Целью данной работы является исследование влияния электретных состояний (величины поверхностного заряда) на грибостойкость полимеров, модифицированных фторуглеродными антиадгезионными, по отношению к грибам и микроорганизмам, покрытиями.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве исследуемых образцов были выбраны полиэтилентерефталат (ПЭТФ) и политетрафторэтилен (ПТФЭ), поскольку эти полимеры являются одними из самых используемых в авиации, электронике, медицине, космонавтике, биотехнологиях и др.
Формирование барьерного слоя проводилось в два этапа на вакуумной установке УВН71-П3, оснащенной двумя источниками ионов ИИ-4-0,15. На первом этапе в камеру устанавливались образцы ПТФЭ и ПЭТФ и производилась обработка поверхности полимеров ионами тетрафторметана (CF4) в течение 30 мин. Первый этап необходим для очистки поверхности, улучшения адгезии фторуглеродной пленки, а также создания предварительного нанорельефа. На втором этапе с помощью другого источника ионов наносилась фторуглеродная пленка с использованием двухкомпонентной газовой смеси CF4 + С6Н12 при различных соотношениях компонентов.
После формирования покрытия проводилось измерение поверхностного заряда с помощью ИПЭП-1 (измеритель параметров электростатического поля) по ГОСТ 25209-82.
Измерения проводились в пяти точках сразу после обработки в течение 28 дней (через 28 дней заканчиваются исследования на грибостойкость). Далее для каждого материала рассчитывали средние арифметические значения поверхностного заряда и соотносили их с данными по грибостойкости. Исследования грибостойкости были проведены в соответствии с ГОСТ 9.048-89 по пятибалльной системе, где ноль баллов соответствует тому, что под микроскопом прорастания спор и конидий не обнаружено, а пять – невооруженным глазом отчетливо видно развитие грибов, покрывающих более 25% испытуемой поверхности. Исходя из этого, были построены графики зависимости заряда на поверхности и грибостойкости в зависимости от содержания CF4 в плазмообразующей газовой смеси CF4 + C6H12, а также графики зависимости грибостойкости от поверхностного заряда.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
На графике (рис.2) можно наблюдать, что минимальный по модулю поверхностный заряд фторуглеродной пленки, созданной на поверхности ПЭТФ, соответствует наилучшей грибостойкости. Как видно из графика, заряд на поверхности исходного ПЭТФ выше, чем у обработанного в течение 30 мин ионами CF4. Такая же ситуация и с грибостойкостью (у исходного грибостойкость равна двум, а у обработанного – единице). Грибостойкость на этом участке равна единице. Затем величина поверхностного заряда начинает увеличиваться и становится положительной. Наибольшее значение заряда наблюдается при 40%, в этой точке грибостойкость становится равной нулю. Также грибостойкость равна нулю при 60%. Далее заряд на поверхности монотонно убывает. Грибостойкость на участке от 70 до 100% снова становится равной единице.
Из рис.3 видно, что минимальный по модулю поверхностный заряд фторуглеродной пленки, созданной на поверхности ПЭТФ, как и на поверхности ПТФЭ, соответствует наилучшей грибостойкости. Аналогичная ситуация наблюдается также и с зарядом на поверхности и грибостойкостью исходного и обработанного ПЭТФ (значение заряда и грибостойкости исходного выше обработанного). На промежутке от 0 до 10% поверхностный заряд стремительно растет, затем рост замедляется, доходя до 40%, где, как и у ПЭТФ, наблюдается наибольшее значение заряда. Далее на промежутке от 40 до 70% заряд на поверхности монотонно убывает, особенно стремительное падение начинается с 60%.
При 70% заряд становится меньше исходного, но больше обработанного. Грибостойкость с 0 до 25% падает, затем на промежутке от 25 до 70% она становится равной нулю. А с 70 до 100% виден рост, как и у грибостойкости, так и у поверхностного заряда (при 100% заряд становится больше, чем при 60%, но меньше, чем при 25%, а грибостойкость равна единице).
Из рис.4 видно, что минимальное значение поверхностного заряда у ПЭТФ наблюдалась после обработки, при этом грибостойкость равна единице. Далее с увеличением поверхностного заряда соответственно идут следующие значения содержания CF4 в газовой смеси: 100, 0 и 70%. Причем грибостойкость в этих значениях также равна единице. Затем при 60% грибостойкость становится равной нулю. После этого величина грибостойкости возрастает: при 25 и 10% она становится равной единице. При этом у исходного (необработанного) ПЭТФ величина грибостойкости равна двум. Максимальный поверхностный заряд поверхность приобретает при 40%, а грибостойкость при этом значении равна нулю.
На рис.5 аналогично с предыдущим графиком (рис.4) минимальный заряд получается у ПТФЭ после обработки. В этом случае грибостойкость равна единице. При этом ПТФЭ, на котором нанесена пленка с 70%-ным содержанием CF4 в газовой смеси, имеет нулевую грибостойкость. Затем с резким повышением значения грибостойкости до трех баллов идет исходный (необработанный) образец. В следующих трех точках грибостойкость начинает убывать на один балл относительно предыдущей точки. Сначала идет 0%, потом 10% и в конце 60%, причем между 0 и 10% заряд довольно сильно увеличивается. Далее, с грибостойкостью, равной единице, идет пленка, созданная со 100%-ным содержанием CF4. Как и в случае с ПЭТФ, максимальный поверхностный заряд поверхность приобретает при 40%, а грибостойкость при этом значении равна нулю.
ВЫВОДЫ
После обработки ионами CF4 поверхности обоих полимеров грибостойкость возрастает до 1 балла.
Минимальный по модулю поверхностный заряд фторуглеродной пленки, созданной на поверхности ПЭТФ и ПТФЭ, наблюдается при 40%-ном содержании CF4 в газовой смеси CF4 + C6H12 и соответствует наилучшей грибостойкости (0 баллов).
Вероятно, на грибостойкость фторуглеродной пленки влияет не только поверхностный заряд, но и другие характеристики поверхности, такие как рельеф и химический состав.
БЛАГОДАРНОСТИ
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-32-90092.
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Organics Electronics Materials, Processing, Device and Applications. Franky So 2010, Taylor &Francis Group, NW, P. 296.
Вдовин С.М., Каблов Е.Н., Ерофеев В.Т., Старцев О.В., Светлов Д.А., Богатов А.Д., Дергунова А.В. Экономические потери от биодеструкции. Композиционные строительные материалы. Теория и практика: сб. ст. Междунар. науч.-техн. конф. под ред. В.И.Калашникова. Пенза, 2015. С. 21–29.
Ерофеев В.Т., Богатов А.Д., Смирнов В.Ф., Богатова С.Н., Казначеев С.В., Родин А.И. Биостойкие строительные композиты на основе отходов стекла. Сборник трудов Международной научно-технической конференции им. Леонардо да Винчи. 2013. Т. 1. С. 83–97.
Elinson V.M., Didenko L.V., Shevlyagina N.V., Avtandilov G.A., Ghaidarova А.К. and Lyamin A.N. Colonization by Staphylococcus aureus of Nano-Structured Fluorinated surfaces, Formed by Different Methods of Ion-Plasma Technology. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. V. 162, no. 1. Microbiology and Immunology. PP. 71–74.
Elinson V.M., Shchur P.A., Kirillov D.V., Lyamin A.N., Silnitskaya O.A. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2018. V. 12, no. 2. PP. 357–360, https://doi.org/10.1134/S1027451018020246
Elinson V.M., Shchur P.A., Silnitskaya O.A. Multifunctional polymer materials with antifungal activity, modified by fluorocarbon films by methods of ion-plasma technology. IOP Publishing Ltd Journal of Physics: Conference Series. V. 1121, conference 1. PP. 1–3.
Elinson V.M., Shchur P.A., Kukushkin D.Y. Surface charge of polymer materials modified by nanostructured fluorocarbon coatings. IOP Publishing Ltd, Journal of Physics: Conference Series. V. 1713. 2020. P. 012016. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1713/1/012016
Elinson V.M., Shchur P.A., Lyamin A.N. Nanostructuring of the Polyethyleneterephthalate Surface Using Ion-Plasma Technology with the Help of Fluorine-Containing Gas Mixtures. High Temperature Material Processes: An International Quarterly of High-Technology Plasma Processes. 2020. Т. 24, no. 3. PP. 173–182.
Декларация о конфликте интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
Отзывы читателей
