بررسی ریزساختارها و تغییر خواص نوری ایجاد شده در پلی‌متیل‌متاآکریلات با تابش‌دهی توسط لیزر گاز‌کربنیک

تابش‌دهی لیزری پلیمرها سبب تغییر مشخصات ساختاری سطح و خواص نوری آن ‌ها می‌شود. پلی‌متیل‌متاآکریلات (pmma) از جمله پلیمرهایی است که به‌دلیل دارا بودن ویژگی‌ هایی مانند ارزان بودن و زیست سازگاری، کاربرد فراوانی در بخش‌ های مختلف از جمله ساخت ابزارهای پزشکی ریزشاره دارد. هدف از این مطالعه، بررسی اثر تعداد پالس و شاریدگی‌ های بالاتر از حد آستانه لیزر گازکربنیک در ایجاد ریزساختارهای ایجاد شده بر روی سطح پلیمر pmma و تغییر خصوصیات نوری آن، از جمله ضریب جذب، ضریب شکست و انرژی گاف نواری بوده است. نتایج به ‌دست آمده بیانگر شکل ‌گیری ریزساختارها بر روی سطح پلیمر pmma در شاریدگی ‌های بالاتر از حد آستانه لیزر گازکربنیک است. در یک شاریدگی ثابت، با افزایش تعداد پالس ‌های برخوردی به سطح پلیمر تراکم و پهنای ریزساختارها به‌ترتیب افزایش و کاهش می ‌یابند. با افزایش شاریدگی در یک تعداد پالس برخوردی ثابت نیز روند مشابهی در ریزساختارها شکل می گیرد. در بازه شاریدگی‌های مورد بررسی در این مطالعه، 1050 ژول بر سانتی ‌متر مربع، پهنای کانال‌ های ریزساختار بین 10150 میکرومتر اندازه ‌گیری شده است. در تطابق با نتایج تجربی پیشین، نتایج این مطالعه بیانگر افزایش ضریب جذب، گاف نواری انرژی و ضریب شکست پلیمر pmma پس از برهم‌ کنش با لیزر گاز کربنیک است.

Investigating the created microstructures and the induced changes in optical properties of PMMA by irradiation of a CO2 laser

Laser irradiation of polymers leads to the change of structural and optical properties. Because of its favorable features like cheapness and biocompatibility, poly (methyl methacrylate) (PMMA) is one of those polymers that is in widespread use in different areas such as manufacturing medial microfluidic devices. The aim of the present study is to investigate the effects of the pulse number and the abovethreshold fluences of the CO2 laser in the creation of microstructures on the surface of PMMA polymer and variation of its optical properties, like absorption coefficient, refractive index, and bandgap energy. The obtained results indicate the formation of microstructures on the PMMA surface at the abovethreshold fluences of the CO2 laser. At a fixed fluence, the density and width of the microstructures increase and decrease by increasing the number of incident pulses, respectively. By increasing the fluence at a fixed number of incident pulses the same trend forms in the microstructures. In the range of investigated fluences in this study, between 1050 J/cm2, the width of the microstructures is measured to be between 1015 micrometers. Consistent with previous experimental results, the results of this study indicate the enhancement of absorption coefficient, bandgap, and refractive index of the PMMA polymer after interaction with the CO2 laser.