AFM在聚合物科学与工程中的应用亚博老虎机网登录gydF4y2Ba

原子力显微镜是一个复杂的仪器帮助描述聚合物的特点,揭示物理性质和纳米力学行为,并提供图片。本文讨论的高级功能和益处庇护研究数字gydF4y2BaTMgydF4y2Ba和MFP-3DgydF4y2BaTMgydF4y2Baafm在这个领域。gydF4y2Ba

聚合物是有用的应用程序。它们的属性可以通过调优和可能被定制以适应不同的用途。此外,他们通常都是成本更低,比其他材料更结实、更环保。亚博网站下载为了生产和使用一个新的聚合物,结构、加工、特点和性能都必须被理解。这是可以实现的微型飞行器或分子水平上如果数据获得的这一决议。gydF4y2Ba

图1显示了使用AFM分析基本原则基础聚合物,而图2显示了其就业工程聚合物的一个特解。关键是AFM起着至关重要的作用在评估在这些小的长度尺度聚合物[1 - 4]。高空间分辨率gydF4y2Ba聚合物形态gydF4y2Ba分辨率低于微米甚至纳米到视图。然而,使用afm可以获得更多的数据,如分子力量、机械、热、电映射,并找到在现实情况下热或溶剂的影响。gydF4y2Ba

形态学的PS-PEP diblock共聚物薄膜,利用模式阶段形象polystyrene-block-poly (ethylenealt-propylene) (PS-PEP)电影在硅片上。深色区域左边较低阶段对应的高压侧16纳米晶片的一步。在这个地区和右边的深色弧形地区,这部电影形成了PS润湿层。较轻的地区较高的阶段,电影包含单层球面PEP microdomains。几个垂直行对齐microdomains被认为偏低的一步。Diblock共聚物可以自组装成复杂的周期性结构,属性感兴趣作为模板在纳米。了解膜厚度和阶梯高度影响域位置和取向艾滋病在发展中嵌段共聚物模板。与MFP-3D AFM成像;扫描宽度2µm, Z(阶段)规模10°。改编自Ref。5。gydF4y2Ba

图1:形态学的PS-PEP diblock共聚物薄膜gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba利用模式阶段形象polystyrene-block-poly (ethylenealt-propylene) (PS-PEP)电影在硅片上。深色区域左边较低阶段对应的高压侧16纳米晶片的一步。在这个地区和右边的深色弧形地区,这部电影形成了PS润湿层。较轻的地区较高的阶段,电影包含单层球面PEP microdomains。几个垂直行对齐microdomains被认为偏低的一步。Diblock共聚物可以自组装成复杂的周期性结构,属性感兴趣作为模板在纳米。了解膜厚度和阶梯高度影响域位置和取向艾滋病在发展中嵌段共聚物模板。与MFP-3D AFM成像;扫描宽度2μm, Z(阶段)规模10gydF4y2Ba°gydF4y2Ba。改编自Ref。5。gydF4y2Ba

EVA-EPP-carbon分布组件开发模式地形的黑色混合——图像(左)和半导体聚合物混合的阶段(右)。混合包含两个聚烯烃共聚物、聚(乙烯醋酸乙烯酯)(EVA)和乙丙共聚物(EPP),混合炭黑(CB)。对应的图像混合10 wt %(上)和30 wt % EPP(底部)。炭黑是一种经济填料用在许多实际的应用程序创建导电聚合物。然而,增加CB可以显著影响混合粘度等品质。使用两种共聚物性能之间取得一个平衡(电体积电阻率)和处理(熔体流动速率)。相位图像清晰区分个人混合组件,允许组件分布对电导率的影响进行了研究。成像与MFP-3D AFM扫描大小20µm。更多信息参见Ref。6。gydF4y2Ba

图2:分布组件EVA-EPP-carbon黑色混合gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba开发模式的地形图像(左)和半导体聚合物混合的阶段(右)。混合包含两个聚烯烃共聚物、聚(乙烯醋酸乙烯酯)(EVA)和乙丙共聚物(EPP),混合炭黑(CB)。对应的图像混合10 wt %(上)和30 wt % EPP(底部)。炭黑是一种经济填料用在许多实际的应用程序创建导电聚合物。然而,增加CB可以显著影响混合粘度等品质。使用两种共聚物性能之间取得一个平衡(电体积电阻率)和处理(熔体流动速率)。相位图像清晰区分个人混合组件,允许组件分布对电导率的影响进行了研究。成像与MFP-3D AFM扫描大小20μm。更多信息参见Ref。6。gydF4y2Ba

调查形态和结构gydF4y2Ba

聚合物结构的变化在不同尺度的长度。这些规模较小的结构包括一个刷配置,如果单分子可视化,链包装;对结晶聚合物,层状结构;块或接枝共聚物,microphase分离。功能在大尺度下可见包括毛孔或填料,以及混合聚合物,界面阶段。像蚀刻处理的影响,热应变也可见表面粗糙度或完成。研究纳米颗粒、纳米纤维和nanodeyabo214vices制成的聚合物包括统计分析单个组件和全会众的形状和大小。gydF4y2Ba

AFM允许通过纳米结构可视化地形的表面,通常在开发模式。这种模式产生图像的空间分辨率,分子和原子结构,如图3显示。之间的小面积接触的提示和示例负责高分辨率。这反过来是通过使用ultrasharp把探测器,除了利用模式导致非常温和的提示和示例之间的侧向和垂直力。gydF4y2Ba

如图4所示,AFM成像最近变得更快更新的AFM的出现,如gydF4y2Ba数码afmgydF4y2Ba从避难的研究。这是由于小悬臂梁的使用。不仅小悬臂梁共振频率更高,他们也能提供改善分辨率和控制subpiconewton范围很小的力量,这是非常重要的在调查聚合物非常脆弱,容易发生变形。gydF4y2Ba

分子和晶体结构的红荧烯-开发模式的地形图像水晶红荧烯与数码年代AFM成像。红荧烯是一种多环芳烃作为有机半导体在有机发光二极管。主要的彩色图像扫描大小5µm显示晶体点阵的单一步骤。插图的黑白图像揭示了分子水平结构,突出的极好的空间分辨率数码afm,即使在空气中。扫描大小20海里。样本由罗格斯大学。gydF4y2Ba

图3:红荧烯的分子和晶体结构gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba开发模式的地形图像水晶红荧烯与数码年代AFM成像。红荧烯是一种多环芳烃作为有机半导体在有机发光二极管。主要的彩色图像扫描大小5μm显示晶体点阵的单一步骤。插图的黑白图像揭示了分子水平结构,突出的极好的空间分辨率数码afm,即使在空气中。扫描大小20海里。样本由罗格斯大学。gydF4y2Ba

PHB / V球粒结晶-开发模式的相位图像polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHB / V)球粒结晶在室温下在一段三分钟。1.5µm扫描大小。40 Hz的扫描速率,或大约10秒每帧,允许清晰的结晶过程的可视化。与数码AFM成像。样本由谢菲尔德大学。gydF4y2Ba

图4:PHB / V球粒结晶gydF4y2Ba——开发模式的相位图像polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHB / V)球粒结晶在室温下经过一段三分钟。1.5μm扫描大小。40 Hz的扫描速率,或大约10秒每帧,允许清晰的结晶过程的可视化。与数码AFM成像。样本由谢菲尔德大学。gydF4y2Ba

使用庇护afm地形成像gydF4y2Ba

  • 所有庇护afm使用闭环扫描的优势是可重复的和精确的扫描运动由于使用位置传感器。因此,避免图像扭曲,非常精确的补偿,而具体的扫描区域放大。数字5和ES,以及MFP-3D无穷gydF4y2BaTMgydF4y2Ba都有最先进的传感器与噪音非常低,到35点到60点的Z、X和Y轴。gydF4y2Ba
  • 数字家庭afm使用小悬臂的长度小于10微米,因此成像速度,和标准行扫描速率10-40赫兹。这些也有更好的分辨率和低噪声,因此,DNA螺旋和单点原子缺陷成像在日常的基础上。gydF4y2Ba
  • GetStartedgydF4y2BaTMgydF4y2Ba集成MFP-3D无穷和所有数码afm自动化图像参数。甚至在第一次tip-sample接触之前,自动使用定义的参数预测算法。这保护样品和提示对穿好不联系,并确保收购优秀的数据从扫描1号线。gydF4y2Ba

测量力和变形gydF4y2Ba

中使用的悬臂afm灵敏度是一个由极端力量,这使得它适合的测量力的大小范围从piconewtons micronewtons。这包含大多数聚合物相互作用。通常有两种方法来衡量力:单分子拉在分子水平上分析了部队,或高分子材料缩进评估他们的弹性和粘弹性变形后返回。亚博网站下载gydF4y2Ba

当使用单分子的方法时,一个分子之间延伸的AFM和样品表面,和悬臂梁的挠度测量。一旦弹簧常数和偏转灵敏度的悬臂,生成一个力与距离的阴谋。这些力曲线提供的信息分子内的力量,像单链的弹性,或构象转变,以及分子间作用力,包括聚合物和溶剂之间的相互作用和表面附着力和解吸。gydF4y2Ba

这些力量因此行为内部或之间的分子。一次武力光谱学测量如图5所示,使用poly-L-lysine分子在他们从疏水表面解吸。gydF4y2Ba

另一种方法是使用测量与AFM悬臂偏转产生的缩进样例。传统使用悬臂梁施加一个力,高到足以造成变形模量的聚合物从kPa到几个绩点。当一个模型用于研究样品的压痕的,数据生成纳米级样品的弹性和粘弹性特征。gydF4y2Ba

庇护afm测量力gydF4y2Ba

  • GetRealgydF4y2BaTMgydF4y2Ba集成到所有庇护afm,作为一个软件校准悬臂弹簧常数和偏转灵敏度自动点击,无需触摸样品的表面。gydF4y2Ba
  • 所有庇护afm力测量的热有限的低噪声和使用Z传感器。这允许两轴力的测量曲线与尽可能多的敏感性和准确性。gydF4y2Ba
  • 所有庇护afm与复杂的程序来分析力曲线的特性。有几种预设缩进模型,如赫兹/却Johnson-Kendall-Roberts (JKR) Derjaguin-Muller-Toporov (DMT)和Oliver-Pharr。除了有一个选型指南,显示了塑性指数,粘附力的比率,他泊系数计算。gydF4y2Ba

纳米机械属性映射gydF4y2Ba

聚合物必须有一定的机械属性来满足他们的各种应用,如食品包装灵活的电子设备。有时一个或多个组件相分离,可以添加或填料,提高机械性能。在大多数情况下他们是在纳米尺度,因此他们的机械性能必须在这个空间分辨率测量。gydF4y2Ba

庇护有多个纳米机械的技术研究,从简单的定量方法先进的定量技术。在很多情况下这两个用于互补的方式通知观察者的聚合物样品。gydF4y2Ba

开发模式的引入阶段成像年代创造了浓厚的兴趣。这导致相位成像的出现作为描述聚合物的一种非常有用的工具,因为它可以解决精细结构的分子和区分各种组件的材料。gydF4y2Ba

有时候解释的结果会变得困难,因为存储模式的影响和弹性能量和粘性耗散能量的材料,分别(损耗角正切)除了其他力量,导致损耗。然而相位成像仍然是一个相对简单和普遍获得定性材料特性数据的方法。gydF4y2Ba

另一种方式获得材料的定性映射属性更改是使用双峰成像或双ACgydF4y2BaTMgydF4y2Ba与相位成像敲击模式类似于底部,额外的区别是驱动悬臂模式随着第一个模式。从第一个模式地形和相位测量是振幅和相位响应测量从第二模式。有时解释是复杂的,但其使用仍有效获取相位成像对比,这是不可能的。gydF4y2Ba

的庇护NanomechProgydF4y2BaTMgydF4y2Ba工具箱列出了许多方法,其中独特的调幅-调频模式是理想的聚合物粘弹性映射。像双峰成像,这种技术利用开发模式操作在两个悬臂模式频率在同一时间。第二个模式是跟踪的频率和与样品的刚度有关。gydF4y2Ba

第一个模式是有关样品的损耗角正切通过其相位和振幅。最终的结果是明确的定量映射的弹性储能模量和粘弹性模量损失,或损耗角正切,但预期与开发模式和速度的样本保存。大范围的应用程序可能与调幅-调频模式,使它可以测试任何聚合物,是因为令人印象深刻的宽度的测量范围从1 MPa下超过100 GPa。一个实例,调幅-调频模式用于地图聚合物由多个组件如图6所示。gydF4y2Ba

单分子力量poly-L-lysine均聚物(顶部)平面的力谱的概念。单一的聚合物分子共价附着在AFM提示由链接器(聚乙二醇,挂钩)。(底部)poly-L-lysine Force-distance曲线在疏水自组装单层(SAM)在水里。力高原表明单一聚合物表面的解吸。直方图获得来自多个力曲线提供平均解吸(插图,顶部)和超然的长度(插图,底部)收购MFP-3D AFM。改编自Ref。7。gydF4y2Ba

图5:单分子力量poly-L-lysine均聚物gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba(上)图形的力谱的概念。单一的聚合物分子共价附着在AFM提示由链接器(聚乙二醇,挂钩)。(底部)poly-L-lysine Force-distance曲线在疏水自组装单层(SAM)在水里。力高原表明单一聚合物表面的解吸。直方图获得来自多个力曲线提供平均解吸(插图,顶部)和超然的长度(插图,底部)收购MFP-3D AFM。改编自Ref。7。gydF4y2Ba

机械结合聚合物界面-调幅-调频粘弹性映射的映射模式图像和直方图(左)(右)和损耗角正切的第二模式频率覆盖在地形rubber-epoxy-latex三明治。与数码年代AFM成像;扫描5µm大小。不同的样本组件显然是杰出的对粘弹性阻尼损耗角正切。他们也解决的FM频率、弹性刚度成正比,尽管非常相似的模值乳胶(~ 40 MPa)和橡胶(~ 43 MPa)。gydF4y2Ba

图6:机械结合聚合物接口的映射gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba调幅-调频粘弹性映射模式图像和直方图(左)(右)和损耗角正切的第二模式频率覆盖在地形rubber-epoxy-latex三明治。与数码年代AFM成像;扫描5μm大小。不同的样本组件显然是杰出的对粘弹性阻尼损耗角正切。他们也解决的FM频率、弹性刚度成正比,尽管非常相似的模值乳胶(~ 40 MPa)和橡胶(~ 43 MPa)。gydF4y2Ba

模量的映射PS-PCL混合-弹性模量覆盖地形对聚苯乙烯(PS)聚已酸内酯(PCL)混合。成像与快速MFP-3D无穷AFM力映射模式;扫描4µm大小。1024 x1024的图像大小还会缓慢的获得与传统卷技术力量。它提供了一流的横向分辨率,解决小至大约10 nm的特性。像预期的那样从大部分文学价值观,PS区域(黄色)有较高的模量(大约3 GPa)比PCL地区(紫色,约350 MPa)。聚已酸内酯的生物降解特性是有价值的在开发新的bioblend材料。亚博网站下载gydF4y2Ba

图7:模数PS-PCL混合的映射gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba弹性模量覆盖地形对聚苯乙烯(PS)聚已酸内酯(PCL)混合。成像与快速MFP-3D无穷AFM力映射模式;扫描4μm大小。1024 x1024的图像大小还会缓慢的获得与传统卷技术力量。它提供了一流的横向分辨率,解决小至大约10 nm的特性。像预期的那样从大部分文学价值观,PS区域(黄色)有较高的模量(大约3 GPa)比PCL地区(紫色,约350 MPa)。聚已酸内酯的生物降解特性是有价值的在开发新的bioblend材料。亚博网站下载gydF4y2Ba

力曲线是一个建立弹性模量测量的方法。适用于测量在观点时,但是映射使用这种技术是如此缓慢,non-feasible。通常,256 x256像素阵列在超过18个小时,1秒每像素。gydF4y2Ba

这个问题的解决从庇护快速力量映射模式,集成到MFP-3D无穷AFM,已力曲线收购率高达300赫兹,因此采取低于10分钟256 x256像素图像获得完整的偏转与Z传感器力曲线。以这个速度曲线仍没有发现失踪也没有任何无形的操纵数据。图7显示速度力量进行映射是一个分离的聚合物混合。gydF4y2Ba

另一个特殊方法开创了庇护是接触共振粘弹性映射模式,用来测量弹性储能模量以及在聚合物粘弹性损耗模量与相对较高的刚度、模量1 GPa或者更多。gydF4y2Ba

这种模式利用高灵敏度的悬臂共振任何小变化后的力学特性的样本将联系。与所有这些上述技术,接触共振既可用快速定性映射,使用最可能的校准,校准后或准确的定量结果与已知的材料属性。gydF4y2Ba

庇护afm纳米机械属性映射gydF4y2Ba

  • 庇护NanomechPro工具包》中描述的许多技术是为了帮助选择最好的技术为每个应用程序,因此使用几种不同的技术获得的结果进行比较。gydF4y2Ba
  • 调幅-调频和接触共振模式评估样品的粘弹性响应,也就是说,损耗模量和损耗角正切。他们还看它的储能模量或弹性响应。这是很重要的,知道在不同的情况下需要耐冲击韧性,这严重影响材料的粘性属性。gydF4y2Ba
  • 数码AFM家庭使用小悬臂调幅-调频粘弹性映射模式执行定量映射示例更快的纳米机械性能比使用其他方法是可能的。gydF4y2Ba
  • 的NanoRackgydF4y2BaTMgydF4y2Ba伸展阶段是进入使用在某些情况下需要测量材料拉伸应变下,MFP-3D AFM系列。亚博网站下载gydF4y2Ba

测量热性能gydF4y2Ba

许多聚合物显示出非常重要的性质随着温度的增加的变化。重要的是要理解玻璃化转变温度和类似的特征,以获得更深入洞察分子运动。这将使性能的评估是至关重要的韧性和耐冲击等性能,并理解它们是如何影响的高温处理或他们的操作环境。gydF4y2Ba

当AFM测量在不同的温度下,它们提供数据等许多过程结晶、熔融,玻璃和sub-glass转换的转换。样品的使用可以确保温度随加热阶段严格控制聚合物转换的研究范围。图8说明了聚对苯二甲酸乙二醇酯模量随温度,这是一种热塑性材料。图9显示了微观粒子的形态变化与形状记忆进行供暖。gydF4y2Ba

除了评估形式和性质的变化与温度,也有方法直接分析热性能在纳米级。一个是扫描热显微镜(SThM),它使用一个定制的悬臂特别设计的接触样品,同时监测温度变化引起的局部热源。因为它措施样本的局部表面温度,图像对比生产直接关系到本地传导热能。图10显示了一个示例SThM用于图像的一种聚合物混合。gydF4y2Ba

另一个热成像方法是本地热分析(LTA),它使用一个探测器局部加热,而不是当地的样品表面温度传感器、热纳米卷的样品。加热或冷却的样品,有扩张或收缩符合其在当地的热膨胀系数。悬臂偏转反映这种变化,产生挠曲温度曲线。gydF4y2Ba

这些曲线是非常敏感的检测时样品的热转变的开始,因此可以区分各种材料通过检测其融化或玻璃化转变温度。亚博网站下载使用这种技术在测试一个三元共混聚合物如图11所示。gydF4y2Ba

的温度依赖性的宠物粘弹性性质(左)对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)力曲线。坚持3秒钟段之间的恒力应用力装卸循环。(中心)蠕变曲线的压痕力曲线和时间间隔。曲线被规范化在0和1之间变化,突出弛豫时间随温度的增加。(右)的温度依赖性的瞬时弹性模量E1(粉红色的方块)和长期模数E2(黑钻石)获得的蠕变曲线拟合三元素Maxwell-Voigt模型(插图,中心)。E1和E2展览大幅下降glass-to-rubber转变温度之间的温度范围内Tg˜77°C和宠物结晶温度Tc˜13 5°C由于电影的半晶质的自然在这个范围内。获得MFP-3D AFM和PolyHeater样品阶段。改编自Ref。8。gydF4y2Ba

图8:温度依赖性的宠物粘弹性性质gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba(左)为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)力曲线。坚持3秒钟段之间的恒力应用力装卸循环。(中心)蠕变曲线的压痕力曲线和时间间隔。曲线被规范化在0和1之间变化,突出弛豫时间随温度的增加。(右)的温度依赖性的瞬时弹性模量EgydF4y2Ba1gydF4y2Ba(粉红色的方块)和长期的模量EgydF4y2Ba2gydF4y2Ba(黑钻石)获得的蠕变曲线拟合三元素Maxwell-Voigt模型(插图,中心)。两个EgydF4y2Ba1gydF4y2Ba和EgydF4y2Ba2gydF4y2Ba表现出大幅下降glass-to-rubber转变温度T之间的温度范围gydF4y2BaggydF4y2Ba≈gydF4y2Ba77年gydF4y2Ba°gydF4y2BaC和PET结晶温度TgydF4y2BacgydF4y2Ba≈gydF4y2Ba13 5gydF4y2Ba°gydF4y2BaC由于电影的半晶质的自然在这个范围内。获得MFP-3D AFM和PolyHeater样品阶段。改编自Ref。8。gydF4y2Ba

退火的形状记忆聚合物,聚苯乙烯(PS)的开发模式地形图像在退火微粒。扫描大小12µmµm 1.4 Z(高度)规模。PS微粒被夷为平地,高温,高压nanoimprint光刻(NIL)过程,然后薄涂有黄金。与粒子成像开始加热到80°C。加热器的温度迅速增加到102°C,然后逐步增加,所以这是106°C后78分钟,170分钟110°C。在退火粒子直径减少和高度增加,恢复原始,pre-NIL球形。表面起皱形态发展,给信息恢复的动态和应变能释放。应用程序为微型和纳米级聚合物粒子包括药物输送和电子封装;yabo214将形状记忆效应可能导致更多。成像MFP-3D AFM。改编自Ref。9。gydF4y2Ba

图9:形状记忆聚合物的退火gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba开发模式的地形图像聚苯乙烯(PS)在退火微粒。扫描大小12μmμm 1.4 Z(高度)规模。PS微粒被夷为平地,高温,高压nanoimprint光刻(NIL)过程,然后薄涂有黄金。成像始于粒子加热到80gydF4y2Ba°gydF4y2Bac .加热器温度迅速增加到102gydF4y2Ba°gydF4y2BaC,然后逐步增加,因此,它是106年gydF4y2Ba°gydF4y2Ba78分钟和110后CgydF4y2Ba°gydF4y2BaC在170分钟。在退火粒子直径减少和高度增加,恢复原始,pre-NIL球形。表面起皱形态发展,给信息恢复的动态和应变能释放。应用程序为微型和纳米级聚合物粒子包括药物输送和电子封装;yabo214将形状记忆效应可能导致更多。成像MFP-3D AFM。改编自Ref。9。gydF4y2Ba

SThM PP-PS-PE三元混合——样品含有60%聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS) 20%, 20%的聚乙烯(PE)的重量。在这个SThM形象,显然,这三个组件是杰出深色对应更高的导热系数。像预期的那样从文学价值观的导热系数,PS的椭圆形区域亮(黄色,0.03 W / m•K), PE的圆形区域是黑暗(紫色,0.4 W / m•K),和周围的PP矩阵是中间(橙色,0.12 W / m•K)。与MFP-3D AFM成像;扫描15µm大小。样品由Dalia Yablon和安迪·祖文萃企业战略研究,埃克森美孚研究与工程。gydF4y2Ba

图10:SThM PP-PS-PE三元混合gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba样品含有60%聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS) 20%, 20%聚乙烯(PE)的重量。在这个SThM形象,显然,这三个组件是杰出深色对应更高的导热系数。像预期的那样从文学价值观的导热系数,PS的椭圆形区域亮(黄色,0.03 W / mgydF4y2Ba•gydF4y2BaK), PE的圆形区域黑暗(紫色,0.4 W / mgydF4y2Ba•gydF4y2BaK),和周围的PP矩阵是中间(橙色,0.12 W / mgydF4y2Ba•gydF4y2BaK) .Imaged MFP-3D AFM;扫描15μm大小。样品由Dalia Yablon和安迪·祖文萃企业战略研究,埃克森美孚研究与工程。gydF4y2Ba

LTA PP-PE-PS三元混合-(上)调幅-调频粘弹性图像相同的示例使用映射模式如图10所示。鲜艳的颜色显示更高的模量。扫描6µm大小。黑点表示点LTA测量。在英国网球协会(底部)测量图像中的点和线的颜色明显区分的不同转变温度PS(蓝色),PE(绿色)和PP(红色)。样品由Dalia Yablon和安迪·祖文萃企业战略研究,埃克森美孚研究与工程。gydF4y2Ba

图11:LTA PP-PE-PS三元混合gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba(上)调幅-调频粘弹性图像相同的示例使用映射模式如图10所示。鲜艳的颜色显示更高的模量。扫描6μm大小。黑点表示点LTA测量。在英国网球协会(底部)测量图像中的点和线的颜色明显区分的不同转变温度PS(蓝色),PE(绿色)和PP(红色)。样品由Dalia Yablon和安迪·祖文萃企业战略研究,埃克森美孚研究与工程。gydF4y2Ba

庇护afm对热测量gydF4y2Ba

  • 所有MFP-3D afm除了起源gydF4y2BaTMgydF4y2Ba兼容的PolyHeater(从环境温度到300°C), PolyHeater +(从环境温度到400°C),和CoolerHeater(从-30°C到+ 120°C)样品阶段。这些操作与环境相协调控制器来实现一个完全可编程的温度闭环控制。gydF4y2Ba
  • 数码ES afm加热器(从环境温度到250°C)和CoolerHeater (0°C到120°C)样品阶段。这些准确的调节温度不需要外部控制器或其他电子元件,或冷却泵。gydF4y2Ba
  • MFP-3D全家afm使用先进的microfabricated硅探测器SThM探针持有人实现SThM温度和热导率比沃拉斯顿极细铂丝探针具有较高分辨率的测量。gydF4y2Ba
  • 琴™调制热分析选项可用数字和MFP-3D家庭afm(起源除外)允许LTA实现比20 nm横向分辨率。使用专有的校准和测量协议的结果极其敏感但防止发生类似热漂移产生的工件。gydF4y2Ba

监测动态过程由于溶剂和热的影响gydF4y2Ba

不是在室温环境中,形态和物理性质随时间的变化必须被理解。当聚合物与液体或蒸气溶剂,聚合物的耐用性和性能长期下降。在其他应用程序中,温度的上升会影响一生或设备的可靠性。gydF4y2Ba

一旦溶剂浓度或温度梯度控制,等更高级的afm数码已经快速扫描利率直接监控动态行为,如降解或分解,链和刷排序,形成片晶的结晶和融化。可以获得电影显示机械或地形属性如果帧率低于一分钟。在图12中,看到的就是这样一个实例当融化聚合物结晶形态发生变化。gydF4y2Ba

往往很难在开发运营模式使用溶剂或其他液体由于多个共振峰值发生由于机械利用压电和流体之间的耦合。这是反击使用各种驱动使用不同的技术平台。驱动由光热光谱分析,电磁或其他力量,将多个山峰几,使其更容易使用开发模式和更稳定的结果。gydF4y2Ba

再结晶聚丙烯-聚苯乙烯(PS)和聚丙烯(PP)加热到140°C到熔体间规聚丙烯然后冷却以恒定速率成像时每分钟一帧。当样品冷却后,连续页阶段首先成核,然后形式部分命令,半晶质区域。一些地区的形式在PS球形领域。与数码ES AFM成像;扫描4µm大小。gydF4y2Ba

图12:再结晶的页gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba聚苯乙烯(PS)和聚丙烯(PP)被加热到140gydF4y2Ba°gydF4y2BaC融化间规聚丙烯然后冷却以恒定速率成像时每分钟一帧。当样品冷却后,连续页阶段首先成核,然后形式部分命令,半晶质区域。一些地区的形式在PS球形领域。与数码ES AFM成像;扫描4μm大小。gydF4y2Ba

分析电子和功能行为gydF4y2Ba

聚合物具有独特的特点,可以在较低的生产成本,使他们非常具有吸引力的应用,比如灵活的电子、光电利用有机资源,有机发光二极管,MEMS驱动器和传感器和数据存储设备。在纳米级,这些材料的电气和机械性能必须很好理解,这变得更重要的小型化设备款项。亚博网站下载一个特别重要的区域是找到任何地方异构性问题和大部分性能之间的相关性。gydF4y2Ba

有专门的AFM模式操作检查电气和机电纳米聚合物的导电行为、半导体和介电性能。有些模式导电AFM (CAFM)、电力显微镜(EFM)和开尔文探针力显微镜(KPFM)。这些收益率电子电导率数据,表面潜力,光电流和功函数。gydF4y2Ba

正在测试,当压电和铁电聚合物piezoresponse力显微镜(PFM)是用于分析机电行为在纳米尺度,如极化切换和领域的增长。图13显示了PFM是有用的在铁电聚合物nanomesas带出细节。gydF4y2Ba

时间域转换PVDF-TrFE——地形(a)和(b)烤瓷阶段的图像是成年人聚乙二烯fluoride-trifluoroethylene nanomesa (PVDF-TrFE)。Z扫描600纳米大小,规模30 nm(高度)和15°(PFM阶段;最小蓝色,最大黄色)。(c)烤瓷阶段图像相同的nanomesa全球切换后由于+ 6 V的直流偏压(d-f)时间极化方向切换从一个外加电压5 V (d)后1秒脉冲,(e) 4 s, s (f) 8。近似提示位置由黑点表示(a)。PVDF-TrFe使它有吸引力的高机电活动在许多传感器和传感器的应用。成像MFP-3D AFM。改编自Ref。10。gydF4y2Ba

图13:时间域PVDF-TrFE切换gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba地形(a)和(b)烤瓷阶段的图像是成年人聚乙二烯fluoride-trifluoroethylene nanomesa (PVDF-TrFE)。Z扫描600纳米大小,规模30 nm(高度)和15gydF4y2Ba°(烤瓷阶段;最小蓝色,最大黄色)。(c)烤瓷阶段图像相同的nanomesa全球切换后由于+ 6 V的直流偏压(d-f)时间极化方向切换从一个外加电压5 V (d)后1秒脉冲,(e) 4 s, s (f) 8。近似提示位置由黑点表示(a)。PVDF-TrFe使它有吸引力的高机电活动在许多传感器和传感器的应用。成像MFP-3D AFM。改编自Ref。10。gydF4y2Ba

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引用gydF4y2Ba

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