Modyfikacja powierzchni polimerów warstwami gradientowymi osadzanymi metodą RFCVD

Zastosowanie poliuretanu jako biomateriału wymaga, między innymi, poprawy jego parametrów tribologicznych. W tej pracy przedstawiamy wyniki badań nad modyfikacją powierzchni poliuretanu poprzez wytworzenie na jego powierzchni warstw gradientowych a-C:N:H/a-SiCxNy(H), o gradiencie stężenia Si w kierunku od powierzchni rozdziału warstwa – podłoże do powierzchni zewnętrznej. Warstwy otrzymano z zastosowaniem metody chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmy generowanej falami o częstości radiowej (RFCVD, 13,56 MHz, 400 W). Opracowano warunki formowania tego typu warstw i pokazano, że charakteryzuje je dobra adhezja do podłoża. Otrzymane warstwy poddano badaniom składu chemicznego i budowy atomowej z zastosowaniem technik FTIR i XPS. Oceny synergizmu właściwości w układzie warstwa - podłoże dokonano na podstawie pomiarów chropowatości i współczynnika tarcia oraz w badaniach odporności na zarysowanie. Wykazano, że zastosowanie warstw typu a-C:N:H/a-SiCxNy(H) na podłożu poliuretanu daje dwukrotne obniżenie współczynnika tarcia.

Application of polyurethane as a biomaterial requires improving its tribological properties. This may be done by employing surface engineering methods, including layer technologies. It is shown in this work that promising results may be achieved with application of gradient a-C:N:H/a-SiCxNy(H) layers with Si-content gradient directed from the substrate-layer interface to the outer free surface. The layers were obtained by plasma assisted chemical vapor deposition with plasma generated by radio-frequency waves (RFCVD, 400 W, 13,56 MHz). Processing conditions ensuring good adhesion of the layers to the substrate were developed. Chemical composition and structure of the obtained layers were analyzed by XPS and FTIR techniques. The synergic interaction between the layer and the substrate was evaluated in the measurements of roughness, friction coefficient and wear resistance. It has been shown that friction coefficient of polyurethane with the a-C:N:H/a-SiCxNy(H) layer is two times lower than the coefficient of the unmodified substrate.