Your browser does not support JavaScript!

Αρχική    Examination of the mechanisms of UV Laser Ablation of polymers  

Αποτελέσματα - Λεπτομέρειες

Προσθήκη στο καλάθι
[Προσθήκη στο καλάθι]
Κωδικός Πόρου uch.physics.phd//2007bounos
Τίτλος Examination of the mechanisms of UV Laser Ablation of polymers
Άλλος τίτλος Εξέταση μηχανισμών κατά την UV φωτοαποδόμηση πολυμερών
Συγγραφέας Μπούνος, Γιάννης
Σύμβουλος διατριβής Φωτάκης, Κωνσταντίνος
Περίληψη Η φωτοαποδόμηση των πολυμερών αποτελεί τη βάση ενός μεγάλου αριθμού εφαρμογών όπως της αποκατάστασης ζωγραφικών έργων τέχνης. Το κυριότερο προβλημα για την διασαφήνηση των μηχανισμών είναι η δυσκολία για την συστηματική εξέταση της επίδρασης των παραμέτρων του πολυμερούς. Σε αυτήν την διατριβή εξετάσθηκε η επίδραση του Μοριακού Βάρους (ΜΒ) του πολυμερούς. Με την αλλαγή του ΜΒ οι υπεύθυνοι μηχανισμοί του φαινομένου μπορούν να εξετασθούν άμεσα και συστηματικά. Η παρούσα μελέτη εστιάζεται στην εξέταση της επίδρασης του ΜΒ στην φωτοαποδόμηση του Poly(methylmethacrylate) (ΡΜΜΑ) και Polystyrene (ΡS) σε τρία υπεριώδη μήκη κύματος (193 nm, 248 nm και 308 nm) που αποτελούν απλά μοντέλα των βερνικιών που χρησιμοποιούνται στην επικάλυξη ζωγραφικών έργων τέχνης. Σε ασθενώς απορροφούμενα μήκη κύματος, τα κατώφλια της φωτοαποδόμησης βρέθηκαν να αυξάνονται με την αύξηση του ΜΒ, ενώ στα ισχυρά απορροφούμενα μήκη κύματος ίδια κατώφλια παρατηρήθηκαν με την αλλαγή του ΜΒ. Επίσης παρατηρήθηκαν αλλαγές και στην μορφολογία. Για την λεπτομερή εξέταση των μηχανισμών, αναπτύχθηκε μια μεθοδολογία εκτίμησης των αναπτυσσόμενων θερμοκρασιών και των αλλαγών του ιξώδους, η οποία στηρίζεται στην παρακολούθηση των προϊόντων που σχηματίζονται κατά την υπεριώδη ακτινοβόληση εμπλουτισμένων πολυμερών με φωτοευαίσθητες ενώσεις. Σε όλα τα ΜΒ των δύο πολυμερών, κατά την ακτινοβόληση στα τρία υπεριώδη μήκη κύματος, αναπτύσσονται πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Στα μήκη κύματος που απορροφούνται ασθενώς, οι θερμοκρασίες αυξάνονται με την αύξηση του ΜΒ. Επιπρόσθετα, σε όλα τα ΜΒ παρατηρήθηκε τήξη. Η εξέταση της φύσης του εκτινασσόμενου υλικού έδειξε ότι για τα πολυμερή των μικρών ΜΒ, παρατηρήθηκε έντονη θερμική αποσύνθεση σε μονομερή ή ολιγομερή. Αντίθετα, στα πολυμερή μεγάλων ΜΒ παρατηρήθηκε εκτίναξη ενός μεγάλου ποσοστού συσσωματωμάτων. Παράλληλα, πειράματα σκέδασης έδειξαν ότι οι κινητικές κατανομές των εκτινασσόμενων σωματιδίων που προέρχονται από τα πολυμερή των υψηλών ΜΒ είναι πολύ μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες που προέρχονται από τα πολυμερή μικρών ΜΒ. Το γεγονός αυτό δείχνει ότι σε αυτά τα μήκη κύματος η εκτίναξη είναι πόλυ πιο ‘εκρηκτική’ στα πολυμερή των υψηλότερων ΜΒ. Στα μήκη κύματος που απορρoφούνται ισχυρά από τα πολυμερή, παρατηρήθηκε ότι οι ταχύτητες είναι υψηλές και ανεξάρτητες του ΜΒ. Οι παραπάνω ενδείξεις επιβεβαιώθηκαν απο πιεζοηλεκτρικές μετρήσεις των πίεσεων που αναπτύσσονται στα υποστρώματα των πολυμερών. Τα χαρακτηριστικά εκτίναξης στα πολυμερή των υψηλών ΜΒ είναι παρόμοια με τα χαρακτηριστικά του ‘εκρηκτικού βρασμού’ σε γρήγορα υπερθερμενόμενα απλά συστήματα. που μπορεί να εξηγήσει όλες τις πειραματικές παρατηρήσεις και επιπλέον τις ασυμβατότητες που παρατηρήθηκαν σε προηγούμενες μελέτες. Εκτός από την μηχανιστική τους σημασία, τα αποτελέσματα έχουν άμεσες συνέπειες στις εφαρμογές. Στα ζωγραφικά έργα τέχνης, ο βαθμός πολυμερισμού των βερνικιών διαφέρει σημαντικά από έργο σε έργο ανάλογα με το βαθμό (έκταση) γήρανσης. Ακόμη πιο σημαντικό, ακόμη και σε ένα συγκεκριμένο έργο, ο βαθμός πολυμερισμού συνήθως αλλάζει από την επιφάνεια προς το εσωτερικό, ως αποτέλεσμα της διαφορετικής έκθεσης των διαφόρων στρωμάτων σε περιβαλλοντικούς παράγοντες (π.χ. έκθεση στο UV, υγρασία κλπ). Μέχρις στιγμής, η μεθοδολογία που έχει καθιερωθεί παγκοσμίως για την αποκατάσταση των έργων τέχνης με λέιζερ είχε πλήρως αγνοήσει την πιθανή επίδραση του ΜΒ. Η παρούσα εργασία αποδεικνύει ότι ο βαθμός πολυμερισμού του βερνικιού είναι καθοριστικός για την επιτυχία της τεχνικής της αποκατάστασης με λέιζερ (ειδικά σε μήκη κύματος όπως το 248 nm όπου παρατηρούνται σημαντικές διαφορές μεταξύ των συντελεστών απορρόφησης διαφόρων βερνικιών όπως π.χ. μεταξύ δάμαρης και μαστίχας). Επιπλέον, καθώς ο βαθμός πολυμερισμού συνήθως μειώνεται με αυξανόμενο βάθος από την επιφάνεια, είναι σημαντικό όπως αντίστοιχα διαφοροποιείται η ενέργεια του παλμού λέιζερ να εξασφαλίζεται η ελάχιστη δυνατή συσσώρευση επιβλαβών προϊόντων. Στο τελευταίο μέρος αυτής της διατριβής παρουσιάζεται μία προκαταρκτική μελέτη πάνω στις χημικές αλλαγές που επάγονται στα εμπλουτισμένα συστήματα του ΡΜΜΑ κατά την UV femtosecond (fs) ακτινοβόληση. Η πιο σημαντική παρατήρηση είναι ότι ο σχηματισμός των προϊόντων είναι περιορισμένος κι επιλεκτικός κατά την ακτινοβόληση στις υψηλές πυκνότητες ενέργειας κοντά στα κατώφλια της φωτοαποδόμησης. Είναι φανερό ότι η τεχνολογία των fs λέιζερ παρέχει νέες δυνατότητες (εφαρμογές) κατεργασίας φωτοευαίσθητων υποστρωμάτων, όπως στην ιατρική και στην αποκατάσταση των έργων τέχνης. Ειδικότερα για τα ζωγραφικά έργα τέχνης, η τεχνολογία των fs λέιζερ εμφανίζει την δυνατότητα αποκατάστασης ακόμη και σε περίπτωση έλλειψης ή εξαιρετικά λεπτού υμενίου βερνικίου. Αυτή η δυνατότητα μπορεί να αποτελέσει ένα καθοριστικό πλεονέκτημα της αποκατάστασης έργων τέχνης με λέιζερ σε σχέση με την χρήση συμβατικών τεχνικών. Η παρούσα διατριβή έχει αποτελέσει την βάση 9 δημοσιεύσεων σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά υψηλού κύρους (π.χ. Journal of Physical Chemistry B, Journal of Applied Physics), ενός κεφαλαίου σε επιστημονικό βιβλίο και διαφόρων παρουσιάσεων σε διεθνή και εθνικά συνέδρια. 4 επιπλέον άρθρα προετοιμάζονται προς υποβολή σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά.
Γλώσσα Αγγλικά
Ημερομηνία έκδοσης 2007-10-25
Συλλογή   Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Φυσικής--Διδακτορικές διατριβές
  Τύπος Εργασίας--Διδακτορικές διατριβές
Εμφανίσεις 250

Ψηφιακά τεκμήρια
No preview available

Προβολή Εγγράφου
Εμφανίσεις : 14