A estrutura das películas de DLC (Diamond-like carbon) é caracterizada por uma forma amorfa metaestável de carbono com um teor significativo de ligações de carbono hibridizadas sp3.
Estas películas são normalmente depositadas utilizando a deposição de vapor químico assistida por plasma de radiofrequência (RF PECVD).
Este método permite a criação de películas de carbono com propriedades ópticas e eléctricas variáveis.
4 Aspectos fundamentais da estrutura das películas de DLC
1. Natureza amorfa
As películas de DLC não são cristalinas como o diamante, mas têm uma estrutura amorfa.
Isto significa que não possuem ordem de longo alcance.
A estrutura amorfa é responsável pelas suas propriedades únicas.
2. Conteúdo de ligações Sp3
A presença de ligações de carbono hibridizadas sp3, semelhantes às do diamante, contribui para a elevada dureza e resistência química das películas de DLC.
A proporção de ligações sp3 pode variar, influenciando as propriedades da película.
3. Método de deposição
O método RF PECVD é normalmente utilizado para depositar películas de DLC.
Este método envolve a utilização de plasma para decompor os gases precursores, que depois se depositam como uma película no substrato.
Os parâmetros do processo e a natureza do substrato podem afetar significativamente as propriedades da película depositada.
4. Efeitos do substrato
A escolha do substrato e as suas propriedades também podem afetar a estrutura e as propriedades da película de DLC.
Por exemplo, quando depositada sobre ligas de alumínio, a aderência e o desempenho global da película de DLC podem ser influenciados pelas propriedades da superfície do substrato e pela presença de quaisquer camadas intermédias ou tratamentos.
Explicação pormenorizada de cada aspeto
Natureza amorfa
Ao contrário dos materiais cristalinos, os materiais amorfos não têm uma estrutura atómica regular e repetitiva.
No DLC, esta disposição amorfa dos átomos de carbono conduz a um material que é isotrópico.
Isto significa que as suas propriedades são as mesmas em todas as direcções.
Isto é benéfico para aplicações que requerem propriedades uniformes em toda a película.
Conteúdo das ligações Sp3
As ligações sp3 nas películas de DLC são um fator chave nas suas propriedades de diamante.
Estas ligações são mais fortes e mais estáveis do que as ligações sp2 (encontradas na grafite).
Isto resulta num material com elevada dureza, elevada resistividade eléctrica e boa inércia química.
A percentagem de ligações sp3 pode ser controlada durante a deposição, afectando as propriedades da película.
Método de deposição
O processo RF PECVD envolve a geração de um plasma a partir de uma mistura de gases (normalmente contendo hidrocarbonetos) no vácuo.
Os iões energéticos no plasma quebram as moléculas de gás e as espécies de carbono resultantes depositam-se no substrato.
As condições durante a deposição, como a temperatura, a pressão e a potência do plasma, podem ser ajustadas para influenciar as propriedades da película.
Por exemplo, uma maior potência de plasma pode aumentar o teor de ligações sp3, aumentando a dureza da película.
Efeitos do substrato
As películas DLC apresentam frequentemente uma elevada tensão de compressão, o que pode afetar a sua adesão aos substratos.
Esta tensão, combinada com uma interação química mínima entre a película e o substrato, pode limitar a aplicação de películas de DLC em determinados materiais.
A menos que sejam tomadas medidas para melhorar a adesão, como a utilização de camadas intermédias ou a modificação do processo de deposição.
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