Příprava nanovláken pomocí elektrospinningu a jejich úprava pomocí plazmatu

Bc. Pavel Kosík

Bachelor's thesis

Preparation of nanofibers by electrospinning process and the treatment by electrical plasma discharges

Abstract:

Tato práce se zabývá studiem vlivu plazmatu generovaného koplanárním povrchovým bariérovým výbojem na substrát z netkané textilie a nanovlákna polyamidu 6. V první části předkládá teoretické základy plazmatu, bariérového výboje a přípravy nanovláken metodou elektrospinning. Dále popisuje použité analyzační metody. Obsahem druhé kapitoly je experimentální část rozdělená do pěti jednotlivých experimentů, jejichž obsahem je příprava nanovláken na daném substrátu, posouzení vlivu kontaktního i bezkontaktního dielektrického bariérového výboje za určité atmosféry na nanovlákna a substrát. Dále je studováno chemické složení vzorků po těchto úpravách, mechanismy adheze vrstev, a filtrační účinnost. Po úpravě v plazmatu bylo pozorováno přibližně trojnásobné zvýšení adhezivní energie vrstev, které mohlo být způsobené zvrásněním povrchu vláken substrátu a navázáním kyslíkatých skupin na vzorek. Dospělo se k závěru, že plazma má oxidační účinky na substrát i nanovlákna, a nemá negativní vliv na filtrační účinnost, pouze se projevuje zvýšenou tlakovou ztrátou.

Abstract:

This bachelor thesis is focused on study of effects of plasma generated by diffuse coplanar surface barrier discharge on nonwoven substrate and polyamide nanofibers. First chapter presents theoretical basics of preparation of nanofibers by electrospining process, plasma and dielectric barrier discharge. Furthermore, it describes used analytical methods. The second chapter contains experimental section divided into five experiments, which cover preparation of nanofibers on a substrate, evaluation of contact and noncontact dielectric barrier discharge in different atmospheres on substrate and nanofibers. Moreover, change in chemical composition is studied along with mechanisms of layer adhesion, and filtration efficiency. After the plasma treatment, about three times greater adhesion energy was observed. Possible mechanisms for this effect include corrugation of substrate fibers and higher concentration of oxygen compounds on specimen. In conclusion, plasma treatment was observed to cause oxidation of both nanofiber membrane and substrate and doesn't have any negative effects on filtration efficiency, only increasing pressure loss.

Keywords

PA6 nanovlákna, bariérový výboj, SEM, EDX, ATR-FTIR, elektrospinning, plazma, PA6 Nanofibers, Barrier Discharge, Electrospinning, Plasma }

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 6. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 6. 9. 2021
• Supervisor: Mgr. David Pavliňák, Ph.D.
• Reader: Mgr. Jaroslav Hnilica, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Applied Physics / Nanotechnology - Applied Physics