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An investigation was conducted to determine whether a “size effect” phenomenon for one particular thermophysical property, thermal conductivity, actually exists for amorphous poly(methyl methacrylate) (PMMA) films with thicknesses ranging from 40 nm to 2 μm. This was done by using a non-contact, non-invasive, in-situ Transient Thermo-Reflectance (TTR) laser based technique. The results demonstrated that the intrinsic thermal conductivity of a 40 nm PMMA film deposited on native oxide of silicon increases by a factor of three over bulk PMMA values, and a distinct increase in the thermal conductivity of PMMA film was observed in ultra-thin (sub 100 nm) films. This confirmed the importance of film thickness for the through-plane thermal conductivity value of PMMA film on native oxide of silicon.

A series of PMMA/silica hybrid composites were prepared by a sol-gel process in different catalytic and drying. Their thermal properties were analysized by DSC and TGA, the micro-structures by SEM, and the chemical reactions by FTIR. The highest decomposed temperature of these hybrid composites were found for samples prepared at low pH due to the hydrogen bonding. DSC data indicated the samples cured at 25 and 140 oC existed a higher Tg due to unhydrolyzed TEOS. The heat-treated hybrid composites exhibited more compact structures. The size of SiO2 particles from SEM increases with increasing drying temperature and pH value. The hybrid composites prepared in acid condition showed more Si-O-Si bonding than Si-O-C bonding in FTIR. In addition, in FTIR spectra the shifts have been observed from a non-hydrogen-bonded C=O at 1733cm-1 to a hydrogen-bonded carbonyl at 1725cm-1.

Molecular dynamics simulations is performed to investigate the structural properties of the PMMA (poly(methyl methacrylate)) thin film on an Au (111) surface. According to model the MMA (methyl methacrylate) thin film on an Au (111) surface, we found that there is a significant effect on the density profile near the interface between the thin film and Au substrate. Moreover, the density clearly decreases in this region as the temperature increases. Next, we calculated and examined the relationships among the stress, surface tension, average potential energy, orientation, and formation energy. In order to investigate the material properties of MMA nano-thin films of different thicknesses on the Au (111) surface, the simulation for the nano-indentation process is used to obtain the material properties of MMA nano-thin films. And the deformation mechan- ism of the MMA thin films during the course of the indentation is also discussed in this study, completely. Furthermore, Molecular dynamics simulations were employed to investigate chain-length effect on conformations of methyl methacrylate (MMA)-oligomer thin films on an Au (111) substrate. For short chain films, there is a sharp peak in the density profile of the MMA monomers for the adsorption region and the thin films exhibit a flattened conformation in the adsorption and the surface regions. For long chain films, however, there is no sharp peak in the whole density profiles and a snake-like conformation appears in the adsorption region, which shrinks and convolutes gradually in the bulk region and even more in the surface region of the thin film.

Thesis (doctoral)--Katholieke Universiteit te Nijmegen.

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Made available in DSpace on 2014-06-12T22:57:50Z (GMT). No. of bitstreams: 3 arquivo4234_1.pdf: 2125914 bytes, checksum: 047b0f23d9d86289f94e8c86021e0aa7 (MD5) arquivo4234_2.pdf: 10401980 bytes, checksum: 341e93b0c568eaa17b4e8a45c61fbaa0 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A polimerização em emulsão é um processo utilizado na produção de látex sintéticos. A técnica é muito utilizada, pois permite a produção de grande variedade de polímeros, permitindo o controle das propriedades físico-químicas e morfológicas do látex. A concentração do monômero, iniciador, fluxo de nitrogênio, velocidade de agitação e a temperatura são fatores que influenciam na polimerização em emulsão livre de surfactante, afetando o tamanho e a dispersão das partículas. Neste trabalho foram sintetizadas nanopartículas monodispersas de poliestireno e poli(metilmetacrilato), e posteriormente, complexos de lantanídeos para incoporação no látex. As condições sintéticas foram estudadas através de planejamentos fatoriais, onde a concentração do monômero, iniciador e volume de água foram fixadas e a temperatura, fluxo de nitrogênio, velocidade de agitação e tempo de polimerização foram variados, isto para avaliar a interferência destes no tamanho e dispersão das partículas. Para os ensaios com poliestireno com menor dispersão de diâmetro foram obtidos nas seguintes condições: temperatura de 80 ºC, fluxo de N2 2 L.min-1 e velocidade de agitação de 300 rpm, gerando partículas de 549,70 ± 51,22nm. Para o ensaio do poli(metilmetacrilato), com tempos de 1 hora e 1,5 hora, as melhores respostas foram obtidas em condições de temperatura de 80 ºC, fluxo de 2 L.min-1 e velocidade de agitação de 420 rpm, culminando em partículas de tamanhos variados: 163,59±15,09nm, em 1 hora, e 145,32±11,63 nm, em 1,5 hora. O polímero escolhido para formar o caroço das partículas foi o poli(metilmetacrilato), isto devido as partículas sintetizadas (148,34±13,05 nm) apresentarem o menor desvio padrão. As nanopartículas formadas a partir da polimerização de estireno na presença do caroço de poli(metilmetacrilato) apresentaram uma boa dispersão. Numa segunda etapa, incorporaram-se complexos de lantanídeos durante a polimerização do metil-metacrilato e do estireno, para avaliar a influência destes na distribuição das partículas. Os complexos sintetizados ecaracterizados foram [Eu(btfa)3.(H2O)4], [Ln(btfa)3(fen)] e [Ln(12-coroa-4)(fen)2], onde: btfa=4,4,4-trifluoro-1-fenil-1,3-butanodiona; fen=1,10 -fenantrolina e Ln=Eu(III) e Tb(III). O complexo [Eu(btfa)3.(H2O)4], que não possui em sua estrutura fen, quando incorporado nas partículas de poli(metilmetacrilato), apresentou uma distribuição de tamanho bimodal, além de boa intensidade de luminescência. Após diálise dos látices com complexos incorporados, todos apresentaram auto-ordenamento e iridescência. Com o recobrimento das partículas utilizando o poliestireno, observou-se uma supressão da luminescência, isto devido a camada polimérica reduzir a excitação do complexo, presente no caroço, reduzindo a intensidade de emissão do mesmo. Quanto a intensidade de luminescência, todos os complexos foram afetados quando incorporados diretamente no poliestireno, isto devido o polímero apresentar uma banda larga de emissão na região das transições de maior intensidade dos íons Eu(III) (612 nm) e Tb(III) (540 nm). As nanopartículas que apresentaram caroço de poliestireno e casca de poli(metilmetacrilato) com os complexos incorporados apresentaram intensa luminescência, sugerindo a presença dos compostos na casca ou na segunda fase da partícula poli(metilmetacrilato)