Tensão mecânica residual em filmes de polímeros depositados em plasma de acetileno

Orientador: Mário Antônio Bica de MoraesDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Esta tese relata um estudo da tensão mecânica residual s de filmes depositados em plasmas de descargas de corrente contínua e de radio freqüência de acetileno. O trabalho é dividido em duas etapas. Inicialmente estuda-se o comportamento de s em função dos parâmetros da descarga (pressão de acetileno e potência da descarga aplicada ao plasma) e da espessura dos filmes. Na segunda etapa estuda-se a evolução de u com o tempo em filmes submetidos a vários ambientes: ar, nitrogênio, oxigênio e vácuo. As medidas de s foram realizadas pelo método da flexão do sistema filme-substrato, empregando a técnica da medida do raio de curvatura, pela reflexão de um feixe de laser He-Ne. Os filmes foram depositados sobre substrato de vidro tipo "soda lime" (0,15 mm de espessura) .Logo após a deposição, as amostras foram colocadas dentro de uma câmara em que se podia fazer vácuo ou admitir gases, ou ainda variar a umidade relativa ambiente em seu interior. Na maioria das amostras foi observado aumento de s com o tempo. Em algumas amostras expostas ao ar, a tensão aumentou em mais de uma ordem de grandeza. Quando expostas ao oxigênio também foi observada uma evolução acentuada de s . Verificou-se também um aumento considerável de s com algumas amostras mantidas em vácuo. No entanto, observou-se que a influência de nitrogênio em s foi insignificante. A tensão mecânica residual e sua evolução no tempo depende das condições de preparação do filme (tipo de descarga, se DC ou RF, pressão e potência da mesma). Os resultados sugerem que reações químicas após a deposição, envolvendo radicais livres armazenados no filme, ocupam um papel importante na variação de da tensão mecânica residualAbstract: This thesis describes a study on the residual mechanical stress, s , of polymer films prepared in dc and rf glow discharge plasmas of acetylene. In the first part of the work we report the behavior of s as a function of film thickness and discharge parameters (acetylene pressure and power applied to the discharge). In the second part we study the time evolution of the stress in various ambients: air, oxygen, nitrogen and vacuum. Measurements were carried out by the bending method, using a He-Ne laser. The polymer films were deposited on thin soda lime glass substrates. After deposition the specimens were mounted in a chamber that could be evacuated or filled with air, oxygen and nitrogen. A steady rise in the stress during time periods of several hours following film deposition was observed in most of the samples studied. Stress increments of more than one order of magnitude were detected in some of the films upon exposure to air. Pronouced stress increments were also observed during exposure to oxygen. Rises in the stress were detected even in a vacuum ambient. Nitrogen exposure was found to have little effect on the stress. The effect of the moisture content of the air on the stress was also examined. The evolution of the stress was found to depend also on the film preparation conditions. The results strongly suggest that post plasma reactions involving active chemical species trapped in the film during deposition play an important role in the development of the stressMestradoFísicaMestre em Físic