Bachelor's Thesis

Deposition of thin polymer layers in surface DBD discharge

Final Thesis 1.68 MB

Author of thesis: Bc. Eva Severová

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: prof. Mgr. Věra Mazánková, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D.

Abstract:

Plasma polymerization is a highly efficient method for the formation of thin films with unique properties that can be tailored for specific applications. This work focuses on the deposition of thin oxazolines layers, specifically layers based on 2-ethyl-2oxazoline using the plasma polymerization method. The surface structure and elemental composition of the deposited films
were analyzed using scanning electron microscopy with EDX detector
(Energy‑Dispersive X‑ray Spectroscopy). And their surface energy was evaluated trough contact angle measurements.

Keywords:

Oxazolines, plasma polymerization, surface dielectric barrier discharge, polymer thin films

Date of defence

12.06.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studentky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své bakalářské práce, řádně zodpověděla všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagovala na připomínky. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky bakalářské práce. Komise zhodnotila její bakalářskou práci celkově jako výbornou. Otázky vznesené během diskuse: Klučáková: Složení připravených vrstev udáváte v procentech? Jaká jsou to procenta? Atomární nebo hmotnostní? Kozáková: Použitá aparatura je přenosná? Krčma: Jaké bylo napětí použité pro depozici? Jaký čekáváte vliv vzdušné vlhkosti na vlastnosti připravených vrstev?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry and Chemical Technologies (BPCP_CHCHTE)

Composition of Committee

prof. Ing. Martina Klučáková, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Vojtěch Enev, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. František Krčma, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Filip Mravec, Ph.D. (místopředseda)

Bakalářská práce „Depozice tenkých polymerních vrstev v povrchovém DBD výboji“ je experimentálního charakteru a obsahuje výsledky týkající se přípravy tenkých vrstev z 2 ethyl 2-oxazolinu metodou plazmové polymerace. Studentka provedla rešerši na téma využití elektrických výbojů, zejména povrchového DBD, jako možnosti úpravy povrchů pevných látek. Seznámila se také s problematikou diagnostiky připravených tenkých vrstev zaměřenou zejména na fyzikálně-chemické vlastnosti povrchů. Studentka v teoretické části dostatečně a přehledně popsala jak problematiku depozičního procesu, tak i diagnostické metody vrstev, které použila v experimentech.
V experimentální části studentka deponovala tenké vrstvy na bázi 2–ethyl–2–oxazolinu na PET substrát v DBD výboji. Studentka věnovala značné množství času odladění experimentálních podmínek a samotné přípravě vrstev. Dále se aktivně věnovala diagnostice připravených vrstev, a to stanovení povrchové energie a kontaktního úhlu. Spolupracovala také při charakterizaci vrstev pomocí SEM EDX. Ze získaných výsledků lze vyvodit depoziční podmínky vhodné pro další experimenty.
Studentka pracovala během řešení samostatně a vlastní měření i zpracování výsledků pravidelně konzultovala. Ze zformulovaných závěrů je patrné, že studovaná problematika je složitá a předkládaná práce přispěla k jejímu objasnění. Rozsahem práce odpovídá bakalářské práci a Eva Severová na ni může navázat další prací na tématu a zúročit své výsledky v budoucí diplomové práci.
Bakalářská práce splnila zadané cíle, proto ji doporučuji hodnotit výborně –A.
Evaluation criteria Grade
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A

Grade proposed by supervisor: A

Bakalářská práce se zabývá depozicí polymerních vrstev na bázi 2-ethyl-2-oxazolinu v atmosférickém plazmatu dielektrického bariérového výboje (DBD) v povrchové konfiguraci. Téma této práce je vysoce aktuální, protože připravované tenké vrstvy vykazují jak biokompatibilní, tak potenciálně antibakteriální vlastnosti, kterých lze využít při úpravách materiálů s medicínským využitím. Pro charakterizaci připravených vrstev byla použita metoda měření kontaktního úhlu s výpočtem povrchové energie a skenovací elektronová mikroskopie s EDX detektorem pro strukturní a prvkovou analýzu povrchu.
Práce je logicky členěná a zpracovaná na velmi dobré formální i jazykové úrovni s minimem pravopisných nedostatků či neobvyklých formulací (např. výraz „PEGlovaný“ nebo „koeficienty S, L, V“ místo symbol či index). Lehce zavádějící je číslování, které se mezi obsahem a úvodem mění. Také seznam zkratek a symbolů bych pro rychlejší orientaci doporučila řadit abecedně.
V teoretické části je představen princip plazmové polymerace oxazolinových vrstev pomocí plazmatu s využitím DBD, jsou zde rozebrány vlastnosti a využití jak těchto vrstev, tak i substrátu PET, a následně jsou popsány metody charakterizace vrstev použité v práci. Při zpracování rešerše vychází studentka z postačujících 33 původních zdrojů.
Experimentální část popisuje materiály a aparaturu pro přípravu polymerních vrstev. Jako monomer je zde zmíněn i 2-methyl-2-oxazolin, jehož výsledné vrstvy ale v práci diskutovány nejsou. Také není ze schématu aparatury na Obr. 10 zcela jasná struktura reaktoru s válcovými elektrodami.
Ve výsledkové části jsou formou tabulek a fotografií přehledně prezentovány výsledné vlastnosti připravovaných vrstev (povrchová energie s kontaktními úhly vybraných kapalin, struktura povrchu ze SEM a jeho složení z EDX). Pouze v úvodní Tabulce 2 (str. 23) jsou údaje depozičních podmínek nepřehledné (průtoky monomeru na přeskáčku) a čísla vzorků se neshodují s Tabulkou 7 (která je i přehlednější). Diskuse výsledků na základě dat z jednotlivých metod je logická, mohla by být doplněna o porovnání s literaturou, resp. vrstvami z jiných monomerů (již zmiňovaný 2-methyl, případně 2-isopropenyl oxazolin). Také bych vzhledem k neuniformitě podmínek přípravy v neuzavřeném atmosférickém plazmatu doporučila opakování přípravy jednotlivých vrstev.

I přes drobné nedostatky je práce důležitým přínosem tohoto výzkumného směru, splňuje zadané cíle, a tudíž ji doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace B
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. 1. Proč byly u sady vzorků 1-4 použity jiné teploty?
  2. 2. Bylo skutečně použité napětí při depozici 3 V (str. 23)?
  3. 3. Co znamenají vyznačené rozměry D1-D4 v SEM snímcích (Obr. 20, resp. 22)?
  4. 4. Jak si vysvětlujete přítomnost dusíku v povrchu čistého substrátu (viz Tab. 7)?
  5. 5. Jak souvisí hydrofobicita s vyšší fragmentací monomeru při vyšších teplotách (str. 24)? Má na výsledné vlastnosti vrstev vliv vzduch, resp. vzdušná vlhkost, používáte-li neuzavřený systém?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová