ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПЛАЗМЫ CF4 НА СМАЧИВАЕМОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ УГЛЕПЛАСТИКА

10.25712/ASTU.1811-1416.2025.04.001

Аннотация

В работе проведены исследования воздействия плазменной обработки в индуктивно-связанной плазме CF₄ на смачиваемость поверхности карбонового углепластика. Обработки проведены в плазме мощностью 200 Вт при скорости потока газа 100 см³/мин. Длительность обработки составляла от 5 минут до 40 мин. Для анализа элементного состава поверхности использовался метод рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии. Морфология поверхности изучалась с помощью электронной и атомно-силовой микроскопии. Также были исследованы спектры комбинационного рассеяния, интенсивность фотолюминесценции и контактные углы смачивания. Содержание фтора на поверхности после 20-минутной обработки составляет 27 ат.% и при увеличении времени обработки до 40 мин незначительно возрастает.   Обнаружено изменение состояния поверхности углепластика от гидрофильного до гидрофобного после плазменной обработки. Измерения контактного угла смачивания после фторирования в плазме CF₄ показали возрастание на 60-65^о от исходных значений. Показана прямая зависимость между длительностью плазменного воздействия и углом смачивания. Максимальное значение краевого угла смачивания равное 135^о достигнуто при времени обработки 40 мин. Наблюдаемый эффект в работе объясняется уменьшением поверхностной энергии за счет формирования С-F-связей при плазменном фторировании. Дополнительный вклад в усилении гидрофобных свойств дает изменение морфологии поверхности, вызванное плазменным травлением. В данном случае теоретической моделью описывающей гидрофобные свойства поверхности может служить модель Кэсси-Бакстера и/или её модификация, предложенной Мармуром.