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Tesi etd-11132005-130355


Thesis type
Tesi di laurea vecchio ordinamento
Author
Napolitano, Simone
email address
simone.napolitano@fys.kuleuven.be
URN
etd-11132005-130355
Title
Influenza di superfici e interfacce sul rilassamento strutturale dei materiali polimerici
Struttura
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
SCIENZA DEI MATERIALI
Commissione
relatore Prof. Rolla, Pierangelo
relatore Dott. Pingue, Pasqualantonio
Parole chiave
  • ripples
  • glass transition
  • ultrathin polymer films
  • confinement
  • dielectric spectoscopy
  • interfaces
  • structural relaxation
  • polymer surface
  • tribology
  • poly(ethylene terephtahalate
Data inizio appello
13/11/2005;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
Il crescente sviluppo delle nanotecnologie applicate ai materiali polimerici spinge l’interesse della comunità scientifica verso la comprensione dei fenomeni che portano a significativi cambiamenti nella dinamica molecolare al ridursi dello spessore. <br>Nell’ultimo decennio è stato evidenziato come strati polimerici di spessore nanometrico mostrino marcate alterazioni in molte delle proprietà che contraddistinguono questi materiali. Tra queste è di particolare importanza la temperatura di transizione vetrosa Tg, temperatura alla quale si osserva il passaggio da un regime a risposta meccanica di tipo solido, caratterizzato da un’alta viscosità e bassi coefficienti di diffusione, a un regime a risposta di tipo liquido spesso caratterizzato da un comportamento viscoelastico.<br>Sebbene allo stato attuale non esista una teoria che riesca a spiegare in maniera chiara ed esaustiva i diversi fenomeni coinvolti nella transizione vetrosa, è fondamentale a livello tecnologico conoscere i parametri che influenzano tale complessa transizione e l’intervallo di temperature nel quale si verificano i cambiamenti del comportamento dinamico . <br>La costante richiesta di miniaturizzazione che coinvolge anche dispositivi a base polimerica, richiede uno studio approfondito delle variazione della temperatura di transizione vetrosa qualora lo strato polimerico utilizzato sia ridotto a spessori entro i quali superfici e interfacce fanno sentire effetti rilevanti. <br>In tale ottica si inquadra questo lavoro di tesi, nel quale viene proposta una analisi dei cambiamenti subiti dalla risposta elettrica di un polimero ad alto impatto commerciale come il poli(etilentereftalato) , al ridursi dello spessore dello strato considerato.<br>In questo lavoro di tesi è stata investigata tramite spettroscopia dielettrica la dinamica molecolare di film ultrasottili di polietilentereftalato amorfo interfacciati con strati di alluminio. A causa delle forti interazioni tra il polimero e il metallo con la diminuzione dello spessore si osserva un aumento della temperatura di transizione vetrosa e del carattere eterogeneo della dinamica di rilassamento. <br>Il lavoro di ricerca, svolto in nove mesi tra i laboratori del Dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa e la camera pulita del NEST (National Enterprise for nanoScience and nanoTechnology) presso la Scuola Normale Superiore, è stato articolato in diverse fasi<br>• raccolta di materiale bibliografico sulla transizione vetrosa in film ultrasottili polimerici e rielaborazione dei modelli e delle teorie proposte in una rassegna presentata nel capitolo 1.<br>• progettazione e all’assemblaggio di una cella per misure di impedenze a larga banda su film sottili, riportata nel capitolo 2 <br>• preparazione dei campioni tramite spin coating e evaporazione termica, descritta nel capitolo 2<br>• caratterizzazione dei substrati tramite profilometria e microscopia a forza atomica, AFM, discussa nel capitolo 2<br>• misurazione e analisi delle proprietà dielettriche di film di PET al variare dello spessore tra 250 μm e 13 nm nell’intervallo di temperature comprese tra 170 K e 385 K e la finestra di frequenze tra 10-2 e 107 Hz, nel capitolo 3.<br>Al fine di rendere più fluida la discussione si è preferito riportare in quattro appendici alcuni argomenti di approfondimento tecnico.<br>Nell’appendice A è presentato un confronto tra le tecniche sperimentali correntemente utilizzate nella determinazione della temperatura di transizione vetrosa in film ultrasottili, evidenziando i vantaggi e le limitazioni delle tecniche considerate.<br>Nell’appendice B viene chiarito il ruolo della cooperatività nella transizione vetrosa di film ultrasottili polimerici e evidenziato come ricerche fallimentari nella comprensione di fenomeni fondamentali in questo settore della scienza dei polimeri si stiano rivalutando e possano riservare in futuro potenziali applicazioni nanotecnologiche.<br>Nell’appendice C viene riportata l’eccezionale rapida formazione di una struttura organizzata (ripples) sulle superfici di film ultrasottili di poli(etilentereftalato) amorfo indotta dalla scansione AFM. Tramite una variazione dei parametri di scansione è stato possibile creare strutture di periodo e orientazione desiderata<br>Nell’appendice D è giustificata una trasformazione che rende possibile l’analisi dielettrica di spettri complessi anche nei casi in cui segnali di perdite dovuti a conducibilità nascondano parzialmente o completamente i picchi di rilassamento nella parte immaginaria della capacità o permittività complessa. <br><br><br>for further informations feel free to send an email to <br>per ulteriori informazioni prego spedire una email a<br>simone.napolitano@fys.kuleuven.be<br>
File