Stimulace růstu diamantových vrstev na porézní uhlíkové pěně použitím polyvinylalkohol-nanodiamantových kompozitů

Při studiu vytváření hybridních sp²-sp³ uhlíkových kompozitních materiálů byl realizován růst diamantových tenkých vrstev (sp³ hybridizace) na porézní uhlíkovou pěnu (sp² hybridizace) stimulovaný směsí nanodiamantových částic a polyvinylalkoholu (PVA). Pro přípravu vzorků byla použita chemická depozice z par plynné směsi CH₄ + CO₂ + H₂ za nízkých tlaků s asistencí mikrovlnného plazmatu v konfiguraci s lineárními anténami. Samotná stimulace (nukleace), počáteční fáze růstu vrstvy, jakož i výsledná porézní uhlíková pěna potažená diamantovou vrstvou byly charakterizovány pomocí komplementárních analytických technik a to zejména SEM a AFM mikroskopií a Ramanovou spektroskopií. Dosažené výsledky prokázaly důležitost nosné PVA matrice v procesu nukleace porézních materiálů. Dále bylo zjištěno, že k homogenní nukleaci a růstu souvislé diamantové vrstvy na porézní uhlíkovou pěnu sehrávají klíčovou roli parametry, jako jsou celkový poměr nanodiamantů k PVA a povrchová terminace nanodiamantových částic. Diamantem pokrytá porézní uhlíková pěna se jeví jako vhodná elektroda pro čistění vod, elektrochemické senzory, anebo jako materiál pro mikrofluidní prvky v biotechnologiích.

Schematické zobrazení stimulace růstu diamantových vrstev z kompozitu PVA/nanodiamanty.

1) Schematické zobrazení interakce nanodiamantů v PVA polymeru, který byl následně nanesen na porézní uhlíkovou pěnu a vystaven 2) chemické depozici z par plynů v mikrovlnné plazmě s lineárními anténami. 3) Povrchová morfologie diamantem pokryté porézní uhlíkové pěny.

¹Institute of Physics, Czech Academy of Sciences, Cukrovarnická 10, 162 00 Prague 6, Czech Republic
²Faculty of Civil Engineering, Czech Technical University, Thakurova 7, 166 29, Prague 6, Czech Republic
³

KIST Jeonbuk Institute of Advanced Composite Materials, Chudong-ro 92, Bongdong-eup, Wanju-gun Jeonbuk, 55324, South Korea