اصلاح سطوح پلیمری با استفاده از پلیمریزاسیون پیوندی و مطالعه کنفورماسیون زنجیرهای مقید
General Material Designation
[پایاننامه]
First Statement of Responsibility
/کیومرث جلیلی
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: مهندسی پلیمر
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۲
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۲۹۱ ص
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی
INTERNAL BIBLIOGRAPHIES/INDEXES NOTE
Text of Note
کتابنامه در آخر پایان نامه
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
مهندسی پلیمر
Body granting the degree
صنعتی سهند
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
تهیه سطوحی با خواص قابل تغییر از جنبههای مختلفی دارای اهمیت بسیار زیادی از زندگی روزمره تا فناوریهای پیشرفته میباشد .به خوبی شناخته شده است که سطوح پلیمری نامزدهای خوبی برای کنترل تغییرپذیری گروههای عاملی سطحی میباشد .روشهای بسیار زیادی جهت مهندسی سطوح پلیمری با انرژیهای سطحی متنوع، توپوگرافیهای مختلف، الگوها و گروههای عاملی تغییرپذیر و رفتارهای پاسخگو در مقابل محرکهای بیرونی به کار گرفته شدهاند .ثابت شده است که اصلاح سطح بوسیله پوششهای پلیمری بهترین گزینه برای ایجاد انتخابپذیری در تحریک کنندهها و سامانههای غشایی محسوب میشود .در بین روشهای مختلفی که میتوانند برای ایجاد فیلمهای نازک پلیمری بر روی سطوح مختلف استفاده شوند، برسهای پلیمری از علاقهمندی فزایندهای در طی سالهای گذشته بواسطه ساختار منحصر به فردشان برخوردار شدهاند .کاربرد این نوع ساختارها در زمینههای مختلف نانوبیوتکنولوژی بدلیل استفاده از روش پلیمریزاسیون رادیکالی زنده شروع شده از سطح که امکان کنترل دقیق بر روی ضخامت، ترکیب شیمیایی و معماری مولکولی را فراهم میآورد، رو به افزایش است . امروزه جایگاه برسهای پلیمری در بسیاری از کاربردها بالاخص در ایجاد سطوح مقاوم در برابر تشکیل انواع بیوجرم و دارای قابلیت چسبندگی سلولی، بازایستایی و پیوند پروتئین بر روی سطح، پایههای کروماتوگرافی، غشاءهای هوشمند، سطوح پاسخگو، پوششهای آنتیباکتریال و سطوح مقاوم در برابر اصطکاک بطور کامل شناخته شده است .در سالهای اخیر تجهیزات میکروسیال به عنوان یکی از حساسترین دستگاهها در مقابل تشکیل بیوجرم، بواسطه دارا بودن از قابلیت نمونهگیری بسیار بالا، مصرف پایین نمونه و واکنش گرهای شیمیایی و سامانه کنترل خودکار با علاقهمندی فزایندهای روبرو شدهاند .اخیرا، مواد پلیمری مختلفی با یک روند رو به افزایشی در ساخت دستگاههای میکروسیال مورد استفاده قرار گرفتند .یکی از این بیومواد پلی(دی متیلسیلوکسان) (PDMS) است که بطور گستردهای نه تنها به عنوان یک ماده مناسب برای الگوسازی و اصلاح توپوگرافی سطحی شناخته شده است بلکه به عنوان یک زیرلایه خوب برای رشد و تکثیر، تثبیت و تجزیه موقعیت سلولی نیز معروف میباشد .علیرغم خواص بسیار جالب و گزارشات بسیار زیاد در مورد تشریح قابلیت برسهای پلیمری به عنوان سطوح پاسخگوی هوشمند، استفاده از آنها در کاربردهای واقعی دستگاههای میکروسیال بر پایه PDMS مشاهده نشده و یا بسیار نادر بوده است .این رساله به تشریح این مطلب میپردازد که چگونه برسهای پلیمری محرک پاسخگو میتوانند به عنوان یک روش اصلاح سطح انتخابی برای کاربرد دستگاههای میکروسیال استفاده شوند . بعد از مقدمه کوتاه در زمینه برسهای پلیمری، در فصل ۱ یک بازنگری کلی در مورد کارهای انجام شده در زمینه روشهای سنتز این نوع ساختارها با تکیه بر روش پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم(SI-ATRP)ارائه شده و یک نگاه اجمالی به نظریه برسهای پلیمری بر روی سطوح مسطح و منحنی نیز خواهیم انداخت .فصل ۲ به تشریح نحوه ساخت برسهای خوشتعریف و تنگچین پلی۲)هیدروکسیاتیل متاکریلات (PHEMA) بر روی سطح زیرلایه منعطف PDMS میپردازد که در معرض تابش UVO اکسید شده است .زمانهای تابش کمتر از ۱۰ دقیقه منجر به سطوح اکسیدی همگنی میشود که مشخصه آن تشکیل nm ۳۶ لایه اکسیدی SiOx و افزایش مدول سطحی PDMS تا MPa ۹ میباشد .برسهای خوشتعریف PHEMA توسط روش SI-ATRP از روی تک لایههای خودساختهای (SAMs) از یک شروع کننده ترکیبی ایجاد گردید .تغییرات ورتبندی برگشتپذیر برس PHEMA در بین حالتهای زنجیر به شدت کشیده و زنجیر فروریخته توسط روشهای کنکاش مختلفی مورد بازبینی قرار گرفت .مدول الاستیک استخراج شده از اندازهگیریهای نانوتورفتگی برای زنجیرهای پیوندی PHEMA در حالت متورم در حدود MPa ۲/۷ تخمین زده شد که تقریبا دو درجه اندازه کوچکتر از مدول برس خشک میباشد .از طرف دیگر، تحت شرایط غوطهوری در داخل حلال سیکلوهگزان، مدول لایه پیوندی PHEMA با یک درجه اندازه کاهش نسبت به حالت خشک، به یک حالت فشردهتری از زنجیرهای تنگچین در سطح PDMS میرسد .در قسمت دوم این فصل برسهای کوپلیمری دوقطعهای (DCB) فوقنازک و خوشتعریف متشکل از قطعه پایینی PHEMA و قطعه بالایی پلیN)-ایزوپروپیلآکریلآمید) (PNIPAM) بر روی زیرلایه PDMS به عنوان سکوهای بسیار کارا برای ردیابی سازوکار انتقال فاز دما القایی در داخل آب مورد آزمایش قرار گرفتند .تغییرات در خواص فیزیکی- شیمیایی DCB در هر مرحله از اصلاح سطح توسط آنالیزهای درجا در داخل محیط آبی و یا در حالت خشک مورد بررسی قرار گرفت .به محض قرارگیری DCB در شرایط دمای بالا (بالای LCST قطعه(PNIPAM ، فیلم پلیمری یک ساختار ماتریس - جزیره را از خود بروز میدهد که در آن نانوحوزههای PNIPAM بر روی قطعه تنگچین و کشیده PHEMA گسترده شدهاند .در نهایت سازوکارهای دما القایی اندرکنشهای مختلف DCB فوق نازک PNIPAM -b- PHEMAبا چگالی پیوند بالا و محلول آبی در طول چرخههای گرمایش - سرمایش با استفاده از آنالیز FTIR وابسته به دما و روش همبستگی دوبعدی (۲Dcos) مورد ارزیابی قرار گرفت .جزئیات مربوط به مسیرهای ساخت و مشخصهبندی سامانههای برسهای هموپلیمری و کوپلیمری دوقطعهای در بخش ضمائم ارایه شده است .در این بخش روشهای ساخت برسهای PDMS/PHEMA و نیز برسهای کوپلیمری دوقطعهای PDMS/PHEMA-b-PNIPAM روشهای مشخصهبندی مختلف تشریح شده است .تا چند پیش تصور میشد که تمامی همبستگیهای دوربرد در مذابهای پلیمری خطی در فواصل بالای طول همبستگی که در حقیقت مشخص کننده کاهش نوسانات چگالی میباشد، قابل غربال شدن میباشند .با توجه به نتایج شبیهسازی بدست آمده توسط مدل نوسان پیوند (BFM) به همراه اندرکنشهای حجم مستثنی و نیز توپولوژیهای مختل کننده حرکتهای مونتی کارلو(MC) ، در فصل ۳ نشان میدهیم که بواسطه تاثیر متقابل اتصال زنجیری و محدودیت تراکمناپذیری، هر دوی همبستگیهای استاتیک و دینامیک در فواصل بروز خواهند کرد .این همبستگیها مستقل از مقیاس بوده و بطور شگفتانگیزی به قابلیت تراکمپذیری محلول بستگی ندارد .هردوی سامانههای پلیمری تکپاشیده و بسپاشیده که اساسا از توزیع تعادلی فلوری تبعیت میکنند، مورد لحاظ قرار گرفتهاند