聚四氟乙烯薄膜表面形貌分析

　　1、真空室温度对薄膜表面形貌的影响

　　图4 是不同基片溅射的PTFE膜随真空室温度变化得到的SEM 图像。

　　随着温度的升高，PTFE膜的形貌有很大的变化。图中主要呈现两种形貌，一是表面均匀分散的小的外长物，称之为瘤；二是渔网枝状孔洞的形貌，称之为网孔状结构。瘤的大小和数量与温度有关，网孔状结构只在较高温度下产生。常温条件(25℃左右) 下，光滑玻璃基底上PTFE膜表面较为光滑，基本无瘤形成，只有微小鼓包状物质(见图4(a)) 。而粗糙玻璃基底上PTFE 膜表面有明显的贝壳状结构，但无明显瘤产生(见图4(d))。

　　随着温度的增加，光滑玻璃基底表面上瘤的尺寸在120℃的条件下为0.1μm 左右( 见图4 (b) ) ，温度升高到220℃，PTFE 颗粒逐渐长大接近1 μm 左右(见图4(c))；而粗糙基底则在120℃条件下表面就形成均匀分布的最大尺寸约0.5μm 的瘤(见图4(e)) ，这是因为PTFE在基底粗糙度较大时更易蜷曲成瘤，在较高温度条件下薄膜表面形成了均匀分布的纳米级网孔状结构(见图4(c)和图4(f))。

　　因此较高温度条件下光滑玻璃表面具有微米级瘤状和纳米级网孔状结构，形成了微纳二级结构；粗糙面则因为基底本身具有一定粗糙度(Ra=3000nm) 和纳米级网孔状结构，形成三级粗糙结构，薄膜疏水性能更优异。这种因温度变化导致PTFE 形貌的变化与Patrice Glaris[11]热处理PTFE 所形成的形貌基本类似。

图4 PTFE 膜SEM 图

　　2、溅射时间对薄膜表面形貌的影响

　　图5 显示了温度为220℃，氩气压强为0.5 Pa的实验条件下，不同溅射时间对PTFE薄膜表面形貌的影响。

　　可以看出，在220℃条件下，溅射10min时，网孔状结构基本无泡沫状结构；溅射20min出现微量泡沫状结构，纳米级网孔状结构仍旧较明显；溅射30min则产生大面积泡沫状结构，原先所形成的纳米级网孔状结构被覆盖，从而破坏了纳米级结构，降低了表面粗糙度。这与前述随沉积时间增加，PTFE薄膜疏水角先升后降的结论一致。

图5 氩气压强0.5Pa，220℃，粗糙玻璃基底PTFE膜SEM图