Προετοιμασία και χαρακτηρισμός επιφανειών εποξικού υλικού επιχαλκωμένου με χημική απόθεση από ατμό

Abstract

Στόχοι αυτής της μελέτης είναι ο προσδιορισμός μιας κατάλληλης προετοιμασίας της επιφάνειας εποξικών δειγμάτων κι ο σχηματισμός μιας ομοιόμορφης επιχάλκωσης, ως μέρη του προγράμματος Composite Applied to Waveguides Assemblies (CAWA). Τα συμπεράσματα θα αξιοποιηθούν στα πλαίσια του CAWA που αποσκοπεί στην ανάπτυξη νέας τεχνολογίας κυματοδηγών από συνθετικό πολυμερές, το ενισχυμένο με ίνες άνθρακα εποξύ, για χρήση στον τομέα των τηλεπικοινωνιών στο διάστημα. Όσον αφορά τη μελέτη της προετοιμασίας της εποξικής επιφάνειας χρησιμοποιούνται δείγματα από εποξύ που υποβάλλονται σε διαφοροποιημένες κατεργασίες προετοιμασίας προκειμένου να προσδιοριστεί η βέλτιστη που θα καθιστά την επιφάνεια αρκούντος ενεργή στην αντίδραση απόθεσης χαλκού. Ειδικότερα, πραγματοποιήθηκε απαέρωση σε ατμοσφαιρικές συνθήκες, «λείανση» με χαρτιά πυριτίου διαφορετικών τραχυτήτων κι έκθεση σε θάλαμο ακτινοβολίας UV διάρκειας μεταξύ δυο και τριών ωρών. Τελικά προκύπτει το συμπέρασμα ότι η κατάλληλη προετοιμασία, για να γίνει όσο το δυνατόν πιο ενεργή η εποξική επιφάνεια για την αντίδραση της απόθεσης, περιλαμβάνει τα εξής στάδια: μία ώρα απαέρωση σε ατμοσφαιρικές συνθήκες, «λείανση» της επιφάνειας με χαρτιά πυριτίου Ρ4000, in situ απαέρωση σε συνθήκες πειράματος και έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία για τρεις ώρες. Το συμπέρασμα αυτό χρησιμοποιείται στη συνέχεια για την προετοιμασία δειγμάτων που προορίζονται για την απόθεση χαλκού σε αντιδραστήρα άμεσης έγχυσης πρόδρομης ένωσης (Direct Liquid Injector) όπου σχηματίζεται επιχάλκωση με ιδιότητες σύμφωνες με αυτές που απαιτούνται από το CAWA. Ακολουθεί σύγκριση των ιδιοτήτων της σχηματιζόμενης επιχάλκωσης με τις αντίστοιχες εκείνης από ηλεκτραπόθεση που πραγματοποίησε η εταιρεία Prodec Metal. Προκύπτει ότι η συνολική διεργασία (προετοιμασία επιφάνειας και πειραματική διαδικασία σε αντιδραστήρα άμεσης έγχυσης πρόδρομης ουσίας) αποτελεί μία αποτελεσματική εναλλακτική μέθοδο επιχάλκωσης εποξικών επιφανειών.

The aim of the present study is to define a suitable pretreatment for surface of the epoxy/C fiber material and the form of a uniform and conductive Cu coating, being a part of the Composite Applied to Waveguides Assemblies (CAWA) project. The results of this study will be employed in the complete CAWA project aiming at designing and manufacturing innovative technology waveguides of composite polymer, epoxy/C fiber, which are going to be used in space communications applications. Samples of epoxy/C fiber were subjected to different surfaces pretreatment. Pretreatments of one hour degassing in atmospheric pressure, polishing using polishing papers of different various roughness and UV irradiation for two or three hours were used to determine the optimum surface pretreatment which will increase surface functionalization. Finally, it came out that the optimum surface pretreatment comprised one hour degassing in atmospheric pressure, polishing with P4000 polishing paper, two and a half hours in situ degassing in deposition experiment conditions and exposure in UV irradiation for three hours. This specific series of pretreatments will be used in samples that will be coated by Cu in a Direct Liquid Injector (DLI) reactor where coatings can be formed with properties close to those required for the CAWA project. A comparison between DLI coatings and those made by electrodeposition by Prodec Metal company shows that the whole experimental procedure (from surface pretreatment to DLI experiment) is an efficient alternative procedure to coat composite epoxy/C fiber surfaces.