A special instrument for exact control of self-organized structures preparation in polymer layers

Abstract

Bylo zkonstruováno speciální mikrokondenzační sušící zařízení - MCDS, pro precizní přípravu samo-organizovaných polymerních vrstev odléváním z roztoků a disperzí za silně nerovnovážných podmínek. Toto zařízení bylo zkonstruováno s ohledem na potřebu přesné regulace teploty, teplotních spádů a rychlosti odpařování rozpouštědla, bezprašné prostředí a široké spektrum nastavení procesní parametrů. MCDS dovoluje studovat celou řadu efektů, které determinují vznik samo-organizovaných struktur v průběhu odpařování rozpouštědla (jako např. vznik Rayleigh-Bénardových nebo Bénard-Marangoniho buněk). Jako modelový systém pro ověření funkčnosti MCDS byl zvolen roztok hydroxyethyl celulózy a to zejména vzhledem k jeho excelentním schopnosti tvořit filmy a samoorganizované struktury. Všechny tyto vlastnosti jsou pozorovatelné v širokém spektru vzorů, které vznikají v důsledku nastavení rozdílných procesních parametrů v daném polymerním systému.

Special micro-condensation drying system (MCDS) was constructed for precise preparation of self-organized polymeric layers by casting from solutions and dispersions at highly non-equilibrium conditions. There were respected the needs for exact regulation of temperature, temperature gradient and rate of solvent evaporation, vibration damping, dust-free design and wide variability in process parameters settings as well. MCDS allows to study a broad spectrum of effects determining creation of self-organized structures during the evaporation of solvent from the polymer solution (e.g. Rayleigh-Bénard or Bénard-Marangoni cells). As a model system for MCDS functionality testing aqueous solution of hydroxyethyl-cellulose was chosen, with respect to its excellent film-forming properties and the self-organization ability. All of this is observable in high number of cell patterns, originating according to the process parameters, in the given polymer-solution system.