Caratterizzazione di film sottili polimerici multifasici tramite tecniche di riflettività di neutroni e di raggi X = Characterization of multiphase polymer thin films using neutron and X-ray reflectivity techniques

Per l’utilizzo di rivestimenti polimerici, una delle proprietà più importanti ai fini applicativi è l’energia superficiale. Una bassa energia superficiale, infatti, permette di ottenere superfici antiaderenti e idro- e/o oleo-repellenti. In questo campo è grande l’interesse per i materiali perfluoropolieteri (PFPE), polimeri fluorurati a struttura eterea che presentano eccezionali proprietà superficiali oltre ad una grande stabilità chimica e termica. La presenza del legame etereo, inoltre, conferisce elevata flessibilità alla struttura e facilita la processabilità. La problematica che nasce con l’utilizzo di polimeri fluorurati è la debole adesione, conseguenza delle ridotte forze intermolecolari che questo tipo di componenti presentano. Diversi studi hanno illustrato come l’utilizzo di copolimeri parzialmente fluorurati sia promettente. Infatti, grazie ad una spontanea segregazione di fase, le catene fluorurate si dispongono sulla superficie del rivestimento permettendo di conservare le caratteristiche superficiali dei composti fluorurati, mentre le catene non fluorurate si posizionano a contatto con il substrato garantendo al film una buona adesione. Nell’ambito di questo lavoro di tesi sono stati studiati film sottili ottenuti tramite spin coating di diversi copolimeri casuali di metilmetacrilato (MMA) e PFPE metacrilati, che differiscono a seconda della struttura e del peso molecolare. I film sottili sono stati caratterizzati tramite analisi di riflettività di neutroni (NR) e di raggi X (XRR). Il lavoro di tesi è consistito nel modellizzare i dati di NR e XRR tramite tecniche di inversione non lineare, per stimare e confrontare i valori di spessore, rugosità e densità di scattering dei diversi campioni. È stato utilizzato sia un modello di tipo monostrato, che considera il film copolimerico come uniforme, sia un modello di tipo bistrato, che considera la segregazione superficiale delle catene fluorurate PFPE del copolimero. I risultati delle modellazioni hanno permesso di mettere in luce le differenze tra i valori ottenuti con le due diverse tecniche di caratterizzazione (NR e XRR). Inoltre si è studiato l’effetto della struttura del monomero PFPE, della concentrazione di polimero nella soluzione di spinning e della presenza di un trattamento termico sui valori di spessore e rugosità dei film sottili.