Polymerikerroksen

Polymerikerros on substraatin pinnalle muodostuva kerros, jonka koostumus on polymeerimateriaalia. Tällainen kerros voi muuttaa pinnan ominaisuuksia tai toimia funktionaalisena kalvona. Kerroksen paksuus vaihtelee muutamasta nanometristä useisiin mikrometreihin riippuen käyttötarkoituksesta ja valmistusmenetelmästä.

Polymerikerrosten muodostus tapahtuu useilla menetelmillä. Yleisimpiä ovat pyörivälevitys (spin coating) ja upotus (dip coating), joissa polymeeriliuos levitetään pinnalle ja päästetään kuivumaan tai polymeroitumaan. Lisäksi käytetään ruiskutuskäsittelyä sekä erilaisia tulostus- tai kerrostenrakennustekniikoita ohuiden kalvojen aikaansaamiseksi. Pinnalle voidaan myös kasvattaa polymeeriketjuja näiden menetelmien lisäksi esimerkiksi pinnan alullepanolla polymeroinnilla, jolloin syntyy polymeerisharjoja eli kerroksia, joiden ominaisuudet voidaan normalisoida pintaolosuhteiden mukaan.

Ominaisuudet ja suunnittelu. Polymerikerroksen paksuus sekä sen läpäisevyys kaasuille, kosteudelle ja kemialliselle hyökkäykselle ovat keskeisiä suunnittelutekijöitä. Kerroksen mekaaniset, sähköiset, optiset ja biologiset ominaisuudet voivat vaihdella huomattavasti materiaalivalinnoista sekä mahdollisesta risteyttämisestä tai lisätoiminnallisuuksista riippuen.

Sovellukset. Polymerikerroksia käytetään monissa sovelluksissa, kuten suojapinnoitteina, korroosionestoissa, kulutusta kestävissä pinnoitteissa sekä optisissa ja orgaanisissa elektroniikkapinnoitteissa. Biologisissa ja sensorisissa pinnoitteissa niitä hyödynnetään biokompatibiliteetin, antifouling-ominaisuuksien tai funktionaalisen tunnistuksen tarjoamiseksi.

Karakterisointi. Kerroksen paksuus ja homogeenisuus mitataan ellipsometrialla, profilometrialla tai AFM:llä. Koostumus ja pintaominaisuudet selvitetään FTIR- ja XPS-analyyseillä, ja pinnan kosteutta sekä energiatarkkuutta tarkastellaan kontaktin kulman mittauksin.