Filmes de DLC com nanocristais de diamante para aplicações espaciais

Devido à tendência de aglomeração o desenvolvimento na funcionalização e posterior dispersão do pó de nanodiamante (ND) produzido por detonação pode se tornar um desafio. O pó do ND foi purificado por meio de tratamento térmico e dois tipos de funcionalizações foram alcançadas ND-COOH e ND-H. A puri...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Valerie Cecile Corcuera
Other Authors: Vladimir Jesus Trava-Airoldi
Language:Portuguese
Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2016
Online Access:http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/06.23.18.37
Description
Summary:Devido à tendência de aglomeração o desenvolvimento na funcionalização e posterior dispersão do pó de nanodiamante (ND) produzido por detonação pode se tornar um desafio. O pó do ND foi purificado por meio de tratamento térmico e dois tipos de funcionalizações foram alcançadas ND-COOH e ND-H. A purificação e as funcionalizações foram alcançadas com sucesso e foram verificadas por TGA e FT-IR. A análise de AFM mostrou que o tratamento térmico de oxidação que fornece a funcionalização do ND-COOH reduz os aglomerados em cerca de 74\% do tamanho original. O tamanho médio dos aglomerados do ND-COOH conforme medido por dispersão dinâmica de luz foi substancialmente reduzido em 95\% do tamanho original após a funcionalização e desagregação mecânica do pó em meio líquido. A estabilidade da dispersão do ND em solvente polar tetrahidrofurano aumentou consideravelmente apresentando um potencial zeta de -31 mV. Esta tese contemplou o desenvolvimento de uma nova metodologia para a dispersão dos aglomerados de nanodiamante (ND) em meio líquido. Filmes de carbono tipo diamante (DLC - Diamond-Like Carbon) contendo nano partículas de diamante foram depositados sobre amostras planas de liga de titânio Ti6Al4V pela técnica de DC pulsada PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). Soluções precursoras para deposição de filme de DLC foram preparadas. Filmes de DLC e DLC-ND foram produzidos a partir de diferentes solventes de natureza polar e apolar e as suas propriedades foram avaliadas. Análises comparativas de perfilometria, coeficiente de atrito, espectroscopia de espalhamento Raman foram abordadas. As análises de MEV e AFM revelaram a presença do ND no filme. === Due to agglomeration tendency the development of functionalization and subsequent dispersion of detonation nanodiamond (ND) powder can become a challenge. ND powder was purified by heat treatment and two types of functionalizations were achieved ND-H and ND-COOH. Purification and functionalizations were successfully achieved and were verified by TGA and FT-IR. AFM analysis showed that the thermal oxidation treatment which provides ND-COOH functionalization reduces the agglomerates in about 74\% of the original size. The average size of ND-COOH agglomerates as measured by dynamic light scattering has been significantly reduced by 95\% of its original size after functionalization and mechanical shearing of the powder in a liquid medium. The stability of ND dispersion in polar solvent tetrahydrofuran increased considerably having a zeta potential of -31 mV. Development of a new method for the dispersion of agglomerated nano diamond (ND) in a liquid medium was included in this thesis. Diamond-Like Carbon (DLC) films with nano diamand particles were deposited on flat samples of titanium alloy Ti6Al4V by pulsed DC Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD). Precursor solutions for DLC films deposition were presented. DLC and DLC-ND films were produced from different polar and nonpolar solvents and their properties were evaluated. Comparative analyzes profilometry, friction coefficient, Raman spectroscopy have been addressed. SEM and AFM analysis revealed the presence of ND in the film.