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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.88.2010.tde-06012011-155402
Documento
Autor
Nome completo
Marcos Roberto Cardoso
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2010
Orientador
Banca examinadora
Mendonça, Cleber Renato (Presidente)
Canevarolo Junior, Sebastião Vicente
Leite, Fabio de Lima
Menezes, Rodrigo Prioli
Zucolotto, Valtencir
Título em português
Microestruturação de superfícies poliméricas a laser: fabricação de superfícies superhidrofóbicas
Palavras-chave em português
Ablação
Laser
Microestruturação
Polímeros
Superfície superhidrofóbica
Resumo em português
Neste trabalho, exploramos o uso de técnicas de microestruturação de materiais poliméricos a laser, visando a obtenção de superfícies superhidrofóbicas. Primeiramente, empregamos o fenômeno de transporte de massa em larga escala, obtido quando polímeros azoaromáticos são expostos a um padrão de interferência, para microestruturar a superfície dos filmes. Com esse método, produzimos uma morfologia superficial com formato semelhante ao de uma caixa de ovos, com espaçamento entre picos variando de 1,0 a 3,5 µm. Essa microestruturação permitiu a obtenção de amostras com distintas características hidrofóbicas; um ângulo de contato com água de 117º foi observado para a estrutura com período de 2 µm, o que corresponde a um aumento de 9º em relação à superfície não estruturada. Visando obter superfícies com características ainda mais hidrofóbicas, desenvolvemos uma técnica de microestruturação que utiliza pulsos laser para produzir micro-ranhuras por ablação na superfície polimérica. Neste caso, a morfologia da superfície produzida era composta por pilares, de seção reta quadrada, dispostos lado a lado, com distintos espaçamentos. Com esse tipo de microestruturação, e utilizando pulsos de 100 ps e 532 nm, observamos ângulos de contato com água acima de 150º, ou seja, o regime superhidrofóbico foi atingido Quando pulsos de femtossegundos foram utilizados, ranhuras com alta resolução lateral são obtidas, porém com pouca profundidade, o que não possibilitou a obtenção de um aumento significativo na hidrofobicidade. De maneira geral, nossos resultados mostram a viabilidade do uso de técnicas de microestruturação a laser para criar superfícies com propriedades de molhamento controlável, que podem ser exploradas para aplicações tecnológicas.
Título em inglês
Laser microstructuring of polymeric surfaces: obtaining superhydrophobic surfaces.
Palavras-chave em inglês
Ablation
Laser
Microstructruing
Polymers
Superhydrophobic
Resumo em inglês
In this work, we investigate the use of laser microstructuring techniques to obtain superhydrophobic surfaces in polymeric materials. Initially, we employed the large-scale mass transport mechanism, obtained when azoaromatic polymers are exposed to an interference pattern, to structure the film surface. With this method, we produce an egg-crate-like surface morphology, with periods from 1.0 to 3.5 m that present distinct wetting properties. This method allowed obtaining samples with different hydrophobic characteristics; a contact angle with water of 117° was observed for the structure with period of 2 m, which corresponds to an increase of 9° with respect to the unstructured surface. Aiming at surfaces with higher hydrophobicities, we developed an ultrashort pulse micromachining technique to produce grooves, by ablation, on the polymer surface. In this case, square-shape pillar morphologies, with distinct periods, were fabricated. With this microstructuring method, and using 100 ps at 532 nm pulses, we observed contact angles with water above 150°, ie superhydrophobicity was achieved. When femtosecond pulses were used, although grooves with high lateral resolution are obtained, they are too shallow to produce a significant increase in hydrophobicity. Overall, our results indicate the use of laser microstructuring for the fabrication of surfaces with controllable hydrophobicity, which can be exploited for technological applications.
 
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Data de Publicação
2011-01-07
 
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