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Oberflächenmodifizierung von Polymethylmethacrylat durch Plasmabehandlung / von Antje Kaless

Hochtransparente Kunststoffe werden immer häufiger für optische Anwendungen eingesetzt und verdrängen somit den Werkstoff Glas zunehmend vom Markt. Das wichtigste Polymermaterial für die Präzisionsoptik ist dabei Polymethylmethacrylat (PMMA). Die immer häufiger geforderte optische Funktionalisierung... Full description

PPN (Catalogue-ID): 520632699
Personen: Kaless, Antje
Format: eBook eBook
Language: German
Sprache der Zusammenfassung: Englisch
Published: Halle, Saale, Universitäts- und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt,
Hochschule: @Halle, Univ., Fak., FB Ingenieurwissenschaften, Diss., 2006
Basisklassifikation: 51.70 Polymerwerkstoffe Kunststoffe
52.78 Oberflächentechnik Wärmebehandlung
Subjects:

Hochschulschrift

Formangabe: Hochschulschrift
Physical Description: Online-Ressource, Text + Image (kB)

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520 |a Hochtransparente Kunststoffe werden immer häufiger für optische Anwendungen eingesetzt und verdrängen somit den Werkstoff Glas zunehmend vom Markt. Das wichtigste Polymermaterial für die Präzisionsoptik ist dabei Polymethylmethacrylat (PMMA). Die immer häufiger geforderte optische Funktionalisierung, hauptsächlich die Entspiegelung, kann dabei traditionell durch das Aufbringen dünner Schichten erzielt werden. Für Kunststoffe, insbesondere für PMMA, sind dabei speziell angepasste Prozesse erforderlich. Die unterschiedlichen Materialeigenschaften von Polymersubstraten und Oxidschichten bedingen oft Probleme mit Schichtadhäsion und Klimabeständigkeit. Eine alternative Herangehensweise für die Entspiegelung von Polymeroberflächen bietet das Einbringen geeigneter Mikrostrukturen. Die vorliegende Arbeit stellt dazu eine Methode zur Herstellung von Antireflexstrukturen vor, die auf einem Plasma-Ätzverfahren beruht. In den hier durchgeführten Untersuchungen wurde experimentell nachgewiesen, dass im speziellen Fall von Acryloberflächen eine Kombination des physikalischen Ionen-Ätzens und chemischer Abbaureaktionen zur Ausbildung einer Nanostruktur mit Antireflexeigenschaften führt. Es konnte gezeigt werden, dass die erzeugte Entspiegelung auf der Ausbildung eines Effektivmediums, das durch einen kontinuierlichen Brechzahlverlauf zwischen Substrat und Umgebungsmedium gekennzeichnet ist, beruht. Dabei bilden sich aus einer sehr feinkörnigen Struktur mit fortschreitender Plasmabehandlungszeit größere Agglomerate heraus. Weiterhin wurde experimentell nachgewiesen, dass die Entspiegelung auf einer Kombination aus physikalischem Abtrag und chemischer Modifikation des PMMA-Polymers beruht. Es kommt durch die Plasmabehandlung zum PMMA-Seitengruppenabbau an der Polymeroberfläche. Der Nachweis dieser Modifikation wurde mittels FTIR-Spektroskopie und XPS-Analyse erbracht. Die physikalische Strukturbildung liegt wahrscheinlich einem sehr komplexen Mechanismus zu Grunde, bei dem mehrere Einzelvorgänge zusammenwirken müssen. Für die physikalische Strukturbildung werden verschiedene Lösungsansätze vorgeschlagen. 
520 |a Highly transparent thermoplastic polymers hold an important position as materials for optics and optoelectronics nowadays and glass is gradually replaced with plastics. Among plastics, polymethylmethacrylate (PMMA) is one of the most convenient and frequently used polymers in precision optics. Many components for optics require high transmission to fulfil certain functions, so the reflection on surfaces is often undesirable. Hence there is an increasing need for antireflection coatings on plastics. Unfortunately, the vacuum coating of PMMA is associated with problems. Vacuum-deposited coatings do not adhere well to this polymer. An alternative method of decreasing the surface reflection on polymers is the creation of suitable sub-wavelength structures. This thesis presents a method to produce antireflective structures during plasma treatment. In this study it was shown by experiments that the combination of physical ion etching and chemical degradation leads to stochastic antireflective structures on acrylic surfaces. It was demonstrated that the produced antireflection effect is based on the formation of an effective medium, which is characterized by a continuous refractive index gradient between substrate and environment medium. Larger agglomerates develop from a very fine-grained structure with progressive plasma treatment time. Furthermore it was experimentally proven that the antireflection effect could be based on a combination of physical removal and chemical modification of the PMMA polymer. This assumption is attributed to a side chain degradation at the polymer surface after the plasma treatment. The verification of this modification was accomplished by means of FTIR spectroscopy and XPS analysis. The physical structure formation is probably a very complex mechanism, in which several individual processes have to interact. For the physical structure formation different solutions are suggested. 
520 |a PMMA, Plasmabehandlung, Ionenbeschuss, Entspiegelung, Nanostrukturen 
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