Análise de superfície de filmes finos poliméricos utilizando técnicas de processamento de imagens.

Abstract

Este trabalho apresenta a caracterização da morfologia de filmes finos poliméricos e copoliméricos por meio de técnicas de processamento e análise de imagens, utilizando principalmente ferramentas baseadas na segmentação e rotulação. Os objetivos principais são a quantificação de grandezas geométricas das estruturas que formam os filmes e a descrição de padrões de superfície formados. Foram investigados dois conjuntos de imagens, (i) imagens de microscopia ótica de filmes finos de polianilina (PANI) depositados sobre vidro via técnica de impressão à jato de tinta, e (ii) imagens de microscopia de força atômica (AFM) de filmes de poliestireno-poli(etileno-butileno)-poliestireno (SEBS) depositados sobre mica por dip coating. Nos filmes de PANI, realizamos medidas de área, excentricidade, e dimensão fractal do contorno das gotas, para filmes depositados sobre substratos com diferentes características físicas: filmes recobertos com uma fina camada de poli(ácido-vinil-sulfônico) (PVS) e filmes sem recobrimento. Os resultados obtidos mostram que os valores de área das gotas apresentam uma pequena dispersão, com menor distribuição em torno da média no caso dos filmes sem recobrimento. Os valores de excentricidade são bem diferentes, evidenciando gotas com menor excentricidade nos filmes com recobrimento devido à adsorção das gotas pela camada polimérica. Os filmes de SEBS, por sua vez, despertam grande interesse devido à sua capacidade de formação de estruturas auto-organizadas em escala micro e nanométrica, e a extração de medidas durante o processo de evolução da morfologia do filme é uma contribuição de grande importância ao entendimento da dinâmica de formação dos padrões. Foram analisadas diferentes morfologias: filmes formados por estruturas auto-organizadas na forma de tiras e pontos regularmentes espaçados e filmes contínuos oriundos da segregação de fase dos componentes do copolímero por meio da chamada decomposição spinodal. No caso dos padrões regulares, a área recoberta dos filmes diminui conforme a morfologia evolui de tiras para pontos, enquanto a altura e a largura aumentam