聚合物材料的成像和映射趋势 - 原子力显微镜亚博网站下载gydF4y2Ba

原子力显微镜(AFM)最初是作为扫描隧道显微镜(STM)的附件引入的,现已成为一种先进的、最有价值的扫描探针技术,广泛应用于学术和工业研究。AFM的一个优越特性是表面的高分辨率可视化,这定义了它的大多数应用。一方面,AFM显微镜用于单个分子的成像和纳米尺度物体的操作。另一方面,AFM被广泛应用于许多行业的质量控制,其中AFM用于表面粗糙度的测量和技术上重要的表面结构的形状/轮廓的定量检测,如DVD和CD模式。gydF4y2Ba

在过去十年中,许多研究人员使用软质(生物物品和聚合物)认识到这种方法的重要性。纳米尺度的特征小作为单独的大分子,它们的组件和大规模形态,可以在AFM图像中容易地识别。另外,刚度的事实gydF4y2BaAFM探针的硬度与高分子材料相当,这使得区分样品位置成为可能亚博网站下载gydF4y2Ba具有不同的机械性能。通过这种方法,可以在图像中识别出非均相聚合物材料的各种组分。亚博网站下载gydF4y2Ba

多年来,检测聚合物样品用gydF4y2BaAFM在环境条件下和液体下进行。这些研究最近延伸到不同的温度。以这种方式,AFM可用于原位监测热转变引起的结构变化,以及用于通过溶胀和其他效果引起的结构变换的可视化。本申请说明呈现了几个小说gydF4y2BaAFM应用于聚合物。gydF4y2Ba

AFM实验的优化gydF4y2Ba

与其他微观技术相比,AFM仍处于起步阶段。AFM的功能,特别是在软材料的研究中,随着仪器的持续发展和研究人员的实践经验而不断扩大。亚博网站下载最近的乐器开发包括更精确的执行器和更敏感的探测器,新的操作模式和专业探头的设计。还有还提供完善的整体显微镜设计的余地,特别是降低其热漂移。gydF4y2Ba

在实际AFM应用中,很好地确定了攻丝模式成像技术对接触模式技术是优选的。根据成像需求,实验条件应调整高分辨率和表面特征的温和分析或异构聚合物系统的不同组分的高对比度可视化(聚合物共混物,嵌段共聚物,聚合物复合材料)。在攻丝模式下,通过改变自由振荡探针(A0)和设定点幅度(ASP)的幅度来改变尖端样力相互作用的水平,以及使用具有不同刚度的探针。例如,使用小a,通过将软探针(刚度低至0.3n / m)施加软探针(刚度低至0.3n / m)来实现低力成像(光攻丝)gydF4y2Ba0.gydF4y2Ba和一个gydF4y2BaspgydF4y2Ba靠近A.gydF4y2Ba0.gydF4y2Ba.这些条件有利于软材料的非破坏性高分辨率成像。亚博网站下载gydF4y2Ba

光挖掘的良好标准是成像的,在其在自由振荡中,相互作用探针的相位接近其相位。在升高的尖端样力处的操作,可以通过降低a来实现gydF4y2BaspgydF4y2Ba,增加A.gydF4y2Ba0.gydF4y2Ba,以及使用刚性探针,是对非均匀材料中单个组分进行成分成像的最佳方法。亚博网站下载在许多情况下,各个分量是通过相位图像的不同对比度来区分的。对于具有橡胶成分的多组分材料的组分成像,最显著的相衬通常在硬攻丝条件下实现(A亚博网站下载gydF4y2Ba0.gydF4y2Ba= 80-100nm,agydF4y2BaspgydF4y2Ba= 40-50nm,探针〜40 n / m刚度)。在用橡胶上层的高分子样品的硬点敲击时,尖端按压样品,甚至渗透到它们中,因此它探测了亚表面结构。当用a进行橡胶样品的成像时,尖端渗透可以达到数百纳米gydF4y2Ba0.gydF4y2Ba高于100nm和agydF4y2BaspgydF4y2Ba小到5nm。gydF4y2Ba

聚合物结构的高分辨率成像gydF4y2Ba

目前,AFM终极决议的问题仍然是一个公开的问题。由于开始,在接触模式中获得的AFM图像揭示了有机和无机化合物的表面的晶格状格子,但不能显示出分离的分子缺陷(真正的分子分辨率)。使用振荡gydF4y2BaUHV中的AFM模式允许在许多晶体表面上具有真正的原子分辨率,甚至实现了亚宽埃成像。直到最近,空气中的攻丝模式下的真正分子分辨率存在问题。使用具有低热漂移的新型超锋利探头和AFM仪器使得这成为可能。gydF4y2Ba

在图1中说明了用真实分子分辨率进行攻丝模式成像的实例,其在研究中获得的研究。该聚合物具有由草图呈现的化学结构。其晶体的顶表面(BC平面)通过链侧基团的末端分子段形成,其在具有主参数的矩形电池中填充:B = 0.491nm和C = 1.410nm。PDA晶体的这种形象不仅常规格子,这与BC表面的晶体结构一致,也是分子尺寸缺陷。用超尖锐的探针获得图像,其通过在Si蚀刻探针的顶点上的碳尖级等离子体辅助沉积来制备。该探针的值不仅表现在具有预期分子或原子的表面上gydF4y2Ba在纳米尺度上,也可用于低阶表面的波纹和孔隙的高分辨率成像。图2a-c中收集了该探针、常规使用的Si蚀刻探针和新型金刚石探针的TEM显微照片。这种探针的顶端尺寸小于10nm,对于分子级成像是非常宝贵的。gydF4y2Ba

Azonano  - 纳米技术的A到Z  - (a)用于高分辨率AFM成像的多迪二乙烯(PDA)的BC平面上的化学结构,晶体形状和晶体顺序的剪影。(b) - (c)在空气中挖掘模式中获得PDA晶体的BC表面的高度图像。在实验中使用碳尖峰探针。该图像显示了表面组的有序包装和一个分子尺度缺陷。图像在10分钟内在同一位置记录。间隔。缺陷的偏移与〜0.6nm / min的热漂移有关。gydF4y2Ba

图1所示。gydF4y2Ba(a)用于高分辨率AFM成像的聚二乙烯(PDA)的BC平面的化学结构,晶体形状和晶体顺序的剪影。(b) - (c)在空气中挖掘模式中获得PDA晶体的BC表面的高度图像。在实验中使用碳尖峰探针。该图像显示了表面组的有序包装和一个分子尺度缺陷。图像在10分钟内在同一位置记录。间隔。缺陷的偏移与〜0.6nm / min的热漂移有关。gydF4y2Ba

AFM探针的TEM显微照片。(a)在Si蚀刻探针顶点生长的碳尖峰;(b)蚀刻的Si探针;(c)钻石尖端。gydF4y2Ba

图2。gydF4y2BaAFM探针的TEM显微照片。(a)在Si蚀刻探针顶点生长的碳尖峰;(b)蚀刻的Si探针;(c)钻石尖端。TEM显微照片和钻石尖 - 由B. Mesa(MicroStar Technology)提供。gydF4y2Ba

在探针的末端存在一些尖刺(图2a),这对它们的使用施加了明确的限制。相对平坦的样品应使用这种探针进行研究,以避免多个尖峰与样品表面同时发生相互作用。尖刺的脆弱本质也需要温和的介入和成像程序。对于Si蚀刻探针和金刚石探针来说,这些先决条件要求较低,它们的尖端尺寸可以在10纳米以下。gydF4y2Ba

除了使用尖锐的探针,一个gydF4y2BaAFM显微镜具有低热漂移(低于0.5nm/min),由于该方法固有的慢扫描特性,因此对轻敲模式下的分子尺度成像非常重要。使用这种低热漂移仪器,使用常规Si蚀刻探针(图2b)和金刚石探针(图2c)对取向聚四氟乙烯(PTFE)层和液晶材料的图像也实现了分子级分辨率。PTFE的高分辨率图像如图3a-b所示。在这一层的表面可以看到台阶高度为0.56nm的扁平晶体台阶(图3a),这是通过在玻璃基板上热摩擦制备的。gydF4y2Ba

在空气中挖掘模式中获得的PTFE层的高度图像。图3a-b上半部分的高倍放大图像是在虚线标记的位置得到的。在实验中使用了蚀刻的Si探针。gydF4y2Ba

图3。gydF4y2Ba(a)空气中攻丝模式下PTFE层高度图像。图3a-b上半部分的高倍放大图像是在虚线标记的位置得到的。在实验中使用了蚀刻的Si探针。gydF4y2Ba

这表明表面由单分子片形成。10-nm位置(顶部,左)的高分辨率图像显示了具有0.56-nm间距的单独聚合物链。还存在许多缺陷,其中一些缺陷在图3B中被放大。这gydF4y2Ba由圆圈标记的位错缺陷由PTFE链制成,其从一个分子片延伸到另一个分子片。还在图4中介绍了分子级成像的另一个例子,其中收集其在Si衬底上的退火层的图像的图像。在图4A中的大规模图像中看到的形态图案对于液晶材料是常见的。亚博网站下载在扁平域上,可以将结晶顺序与几乎正交的晶格区分开,其特征在于重复距离为3.4nm和3.6nm。AFM图像与X射线分析结果的比较将有助于揭示该层中的分子包装。gydF4y2Ba

在空气中挖掘模式的液晶材料表面上获得的高度图像。形成该材料的盘形星分子的化学结构草图显示在(a)中的插入物中。(B)中的图像的2D FFT功率谱显示在插入物中。滤波后显示(c)中的图像的下半部分。在实验中使用了蚀刻的Si探针。gydF4y2Ba

图4。gydF4y2Ba(a) - (c)在空气中挖掘模式的液晶材料表面上获得的高度图像。形成该材料的盘形星分子的化学结构草图显示在(a)中的插入物中。(B)中的图像的2D FFT功率谱显示在插入物中。滤波后显示(c)中的图像的下半部分。在实验中使用了蚀刻的Si探针。gydF4y2Ba

微观和纳米镜头的图像以比其特定形状和尺寸的更多于图像识别。根据沉积过程和与基板的相互作用的沉积过程采用不同的分子构象的单个大分子的可视化是最激动人心的AFM特征之一。例如,DNA大分子的AFM研究成为10年前的常规程序。在不同的尖端力下成像通常导致反映局部机械性能的图像对比变化,并且该过程可以应用于单个大分子。当在不同的力下进行置于云母上的DNA大分子(图5B-C)的成像时,表示大分子的结构的对比度强调其整体形状或更刚性的芯,其具有与预期尺寸相对应的横向尺寸DNA。gydF4y2Ba

DNA大分子在云母上的高度图像。(b)和(c)中的图像是在不同尖端力的相同位置获得的。(d) - (f)液晶碳硅烷树枝状大分子在Si衬底上的高度图像。这些分子的化学结构示意图见(d)中的插入部分。(e)和(f)中的图像是在不同尖端力的相同位置获得的。gydF4y2Ba

图5。gydF4y2Ba(a) - (c)在云母上的DNA大分子的高度图像。(b)和(c)中的图像是在不同尖端力的相同位置获得的。(d) - (f)液晶碳硅烷树枝状大分子在Si衬底上的高度图像。这些分子的化学结构示意图见(d)中的插入部分。(e)和(f)中的图像是在不同尖端力的相同位置获得的。gydF4y2Ba

在另一个例子(图5D-F)中,尺寸的球体5nm表示沉积在Si衬底上的碳硅烷树枝状体的单个大分子。随着尖端力的增加,大分子的外部改变了大分子的外部,随着尖力增加,大分子的外部改变其从明亮到暗的对比。图5E-F。在相同的条件下,大分子的核心保持亮,与分子周边相比,其较高的刚度。该结果对应于分子中央部分的较高密度,其通过分子动力学模拟证实。在这两种情况下,尖端力引起的图像变化是可逆的并且反射局部机械性能的变化。使用AFMgydF4y2Ba对于各种合成聚合物分子的研究首先通过可视化聚(苯乙烯)-B-聚(甲基丙烯酸甲酯)嵌段共聚物的单链和通过监测由湿度变化引起的构象的变化来证明。然后通过AFM观察到迅速越来越快地越来越多地越来越多地越来越多地,其中单树脂分子,大分子刷和具有迷你树突基团的聚合物。对于这种研究,单个大分子通常沉积在非常稀释的溶液中的所选基板(云母,硅晶片,玻璃,石墨等)上。gydF4y2Ba

基材的选择对于固定大分子和解扩聚合物链是必不可少的。可以通过将末端烷基的外延辅助解开,因为已经在碱和聚合物分子与迷你树突侧基组的研究中示出。gydF4y2Ba

单个大分子的成像不是琐碎的程序,可以预期从AFM图像中推断出正确大小的单个大分子的困难。在衬底上成像隔离纳米级对象的同时,避免尖端形状与大分子的形状相当难以努力,以及单个大分子的可能尖端诱导的变形。在分析来自孤立的扩展链的宽度和高度期间,应考虑这些效果gydF4y2Ba而这些大分子的整体形状外观和轮廓长度在AFM图像中得到了更准确的再现。因此,该图像可用于不同底物上的大分子构象的评价和分子长度直方图的构建,这些直方图提供了分子量分布的直接信息。gydF4y2Ba

在具有迷你树突基的多分子的大分子的研究中,获得了AFM如何应用AFM的综合分析的实例(图6A)的聚苯乙烯大分子的研究。gydF4y2Ba

(a)多苯乙烯的化学结构,具有迷你树突基团的块状物的外观,基于X射线分析。这些大分子的高度图像在散装聚合物样品(b)的骨折表面上,在云母(c)和石墨(d)和(e)上的单分子结构域中。插入件(c)中的数字表示在图像中标记的四个分子的长度。(d)中图像中的红色箭头显示了石墨上的一个分子堆叠。gydF4y2Ba

图6。gydF4y2Ba(a)多苯乙烯的化学结构,具有迷你树突基团的块状物的外观,基于X射线分析。这些大分子的高度图像在散装聚合物样品(b)的骨折表面上,在云母(c)和石墨(d)和(e)上的单分子结构域中。插入件(c)中的数字表示在图像中标记的四个分子的长度。(d)中图像中的红色箭头显示了石墨上的一个分子堆叠。gydF4y2Ba

在整体上,这些大分子排列在一个六角形晶格中,单个链的直径约为5nm (x射线数据),这些链是由包裹在微型树突状基团“外壳”中的核心形成的。原子力显微镜(AFM)在试样断口处观察到有序链层,其高度(4.5nm)等于大分子的直径。间距为4.9nmgydF4y2Ba

在该样品的顶表面的图像中看到的单链之间(图6B)。这些尺寸靠近随着X射线分析测定的链径(5.0nm)。gydF4y2Ba

聚合物链在云母和石墨上的AFM图像如图6c-d所示。从聚合体在云母上的图像确定的~4.5nm的链间距与断口表面分子层的链间距相似。当大分子沉积在石墨上时,它们的外延导致沿着基片的主要晶体轴的链排列,如图6d。在这张图片中,在三个不同的堆叠(其中一个用红色箭头表示)中,石墨上的大分子的宽度比云母上的要大(6.5-6.6nm)。大分子在石墨上的高度(~0.79nm)也大大低于在云母和断口上的高度。这些观察结果表明,聚合物链在石墨上是扁平的,但在云母上保持近似圆柱形的形状。gydF4y2Ba

基材上的大分子的自组装作为其溶液的浓度进行,其用于沉积,增加。在AFM中可以更容易地观察到衬底上的填充大分子的结构域,因为它们可以比单个大分子更好地承受尖端力。从不同底物上分析AFM分子自组装的AFM图像的主要问题涉及聚合物层内大分子相互作用的相互作用和大分子和基材之间的相互作用。后者通常在立即在基板上立即展示的一个或多个层中的大分子顺序。层内的分子间相互作用可以源自不同的脱蛋白基团,并且可能在聚合物材料中占主导地位,没有与基材的层附近的相关性。gydF4y2Ba

在石墨上的烷烃和聚乙烯(PE)层的AFM研究中获得了几种有趣的结果。AFM图像中所见的内容是在高度或相位图像中具有不同对比度的条带的交替。C的AFM图像gydF4y2Ba18.gydF4y2BaHgydF4y2Ba38gydF4y2BaCgydF4y2Ba36gydF4y2BaHgydF4y2Ba74.gydF4y2Ba,和cgydF4y2Ba60.gydF4y2BaHgydF4y2Ba122.gydF4y2Ba图7A-C中的烷表明条带的宽度与聚合物链的长度一致。到目前为止,AFM图像尚不清楚显示单个烷烃链,而单个-CH的可视化gydF4y2Ba2-gydF4y2Ba通常是在与石墨的液-固界面的烷烃层的STM图像中实现的。在gydF4y2BaAFM图像,阵列的末端-CHgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba片层边缘的群通常被视为较暗的线。这一任务由C的影像学证实gydF4y2Ba390.gydF4y2BaHgydF4y2Ba782.gydF4y2Ba层(图8a-d),当针尖-样品力相互作用发生变化时,可以观察到高度和相位图像的可逆变化。gydF4y2Ba

C18H38, C36H74和C60H122在石墨上的相图。gydF4y2Ba

图7。gydF4y2Ba(a)-(c) c的相位图像gydF4y2Ba18.gydF4y2BaHgydF4y2Ba38gydF4y2BaCgydF4y2Ba36gydF4y2BaHgydF4y2Ba74.gydF4y2Ba和CgydF4y2Ba60.gydF4y2BaHgydF4y2Ba122.gydF4y2Ba石墨上的烷烃层。gydF4y2Ba

(a) - (b)在轻攻丝中获得的超长烷烃C390H782的高度(左)和相(右)图像。(c) - (d)与在硬点攻丝中获得的(a)和(b)中相同位置的高度(左)和相位(右)图像。所有图像都获得gydF4y2Ba

图8。gydF4y2Ba(a) - (b)超长烷烃c的高度(左)和相(右)图像gydF4y2Ba390.gydF4y2BaHgydF4y2Ba782.gydF4y2Ba在轻攻丝中获得的石墨。(c) - (d)与在硬点攻丝中获得的(a)和(b)中相同位置的高度(左)和相位(右)图像。在T = 130℃下获得所有图像。与在相邻的层状带之间形成桥的烷烃分子相关的局部缺陷是用(C)的圆形表示。gydF4y2Ba

轻拍时,高度图像表示表面形貌;因此,-CH的位点gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba烷烃的端基,比-CH体积大gydF4y2Ba2-gydF4y2Ba组,可见上升。相应相位图像的可忽略对比证实了低尖端-样本力相互作用。当尖端力增大(硬攻丝)时,可能出现尖端变形较多的-CH区域gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba组使这些位置在高度和相位图像中看起来更暗;因此,图像代表石墨上烷烃层的层状顺序,并帮助可视化各种缺陷。在图8D中指出了与在相邻的层状带之间形成桥的烷烃分子相关的一种这种缺陷。gydF4y2Ba

高温下的聚合物样品的研究可以产生关于不同底物上吸附层组织的宝贵信息。特别是,我们在不同长度的烷醇层层的高温成像(来自C.)gydF4y2Ba18.gydF4y2BaHgydF4y2Ba38gydF4y2BaCgydF4y2Ba390.gydF4y2BaHgydF4y2Ba782.gydF4y2Ba)和石墨上的聚乙烯(PE)表明,熔融衬底界面处的顺序保持在基本上超过相关晶体的熔化温度的温度。在这种测量中,尖端穿过熔体,并达到立即沿着基板上的层叠层。结构重排在C的图像所示的时尚时的高温下进行gydF4y2Ba390.gydF4y2BaHgydF4y2Ba782.gydF4y2Ba图9A-F中的烷烃和体积。gydF4y2Ba

(a) - (c)在155℃下石墨上的超长C390H782层的高度图像。(d) - (f)在150℃下石墨上的聚乙烯层的高度图像。gydF4y2Ba

图9。gydF4y2Ba(a) - (c)超长C的高度图像gydF4y2Ba390.gydF4y2BaHgydF4y2Ba782.gydF4y2Ba石墨层155°C。(d) - (f)在150℃下石墨上的聚乙烯层的高度图像。gydF4y2Ba

在c的情况下gydF4y2Ba390.gydF4y2BaHgydF4y2Ba782.gydF4y2Ba层(图9A-C),在温度达到155°C之后,中间露台的Z字形薄片首先变为更直的形状,然后沿着露台边缘重新定位。这些交替反映了层内分子和烷烃分子和基材之间的几种相互作用的相互作用。更笨重的-ch.gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba端基使链相互滑动,从而形成锯齿状的片层。随着温度的升高,分子流动性增强,相邻链的端基有了足够的空间。这也许可以解释片层的拉直。增加的分子迁移率也引起了与石墨主要方向之一的烷烃链注册表的丢失。因此,层状条带优先沿平台边缘排列。gydF4y2Ba

在PE层的情况下(图9d-f),沿着基片的主轴显示出明确方向的层状畴(左图),由于进一步增加的分子迁移率(中图和右图),逐渐失去了这种外延排列。材料的持续各向同性化,层状秩序的丧失(见右图右上角),以及单个层状破裂成块,都是这个过程中局部链运动的结果。gydF4y2Ba

多组分聚合物映射gydF4y2Baials.gydF4y2Ba

多组分聚合物材料广泛应用于许多行业,因为通过适亚博网站下载当混合不同的聚合物和填料,可以设计出具有理想性能的材料。如果不进行微观分析,就很难理解这种材料的结构-性能关系。亚博网站下载原子力显微镜在从几百微米到纳米尺度的分析中非常有用。单个元件的特殊形状以及它们的机械和电气特性的变化,使它们在AFMM图像中能够相互区分。gydF4y2Ba

两种纳米复合材料,聚对二甲苯与硅颗粒和聚丙烯与粘土的图像如图10a-b所示。yabo214Si颗粒yabo214分散在聚合物基体中,呈半径在5 ~ 10nm范围内变化的小球体。在图10b的几个位置可以看到小片的层状粘土矿物,其中一些是集合体。骨料的存在表明,剥离过程没有得到优化,该过程可以将填料分离成多个厚度小到分子大小的薄片。gydF4y2Ba

含有Ag颗粒(A)的蛋白酶(A)和填充粘土颗粒(B)的聚丙烯的相位图像。yabo214gydF4y2Ba

图10。gydF4y2Ba含有Ag颗粒(A)的蛋白酶(A)和填充粘土颗粒(B)的聚丙烯的相位图像。yabo214gydF4y2Ba

进一步努力在100纳米以下的图像中对单个纳米粒子进行高分辨率观察将是非常可取的,不仅可以可视化它们在基质中的分布,而且还可以确定多组分材料中的纳米粒子的yabo214特定形状和它们的适当分配,这是目前相当困难的。亚博网站下载gydF4y2Ba

嵌段共聚物的微相分离形态(球形,圆柱形,层状,层状物)的可视化,其特征在于5-50nm范围内的结构参数,是AFM应用中的常规程序之一。作为聚合物共混物相分离的结果形成的不同组分的结构域通常是较大的尺寸。AFM提供对不同粗化过程的实际空间观察,并允许直接定量相体积分数和各种形态的域界面曲率的计算。嵌段共聚物和聚合物共混物的AFM图像的对比变化与组分的机械性能的差异有关。AFM通过检查不同样品位置的力曲线,允许在尺度下降到亚微米的局部机械性能。gydF4y2Ba

图11中的图像表明,聚合物性质的宏观测试可以延伸到纳米级,这对于纳米技术的发展很重要。力曲线呈现偏转 - 与距离(DVZ)或幅度与距离(AVZ)的依赖性。在软材料的应用中,通常在尖端渗透样品并实际损坏表面亚博网站下载层时记录DVZ曲线。gydF4y2Ba

强制体积图500nm和100nm区域的聚苯乙烯-b-聚丁二烯-b-聚苯乙烯膜,其显示具有不同机械性能的表面位置。较亮的区域如绿色十字标记的区域,其特征是AvZ曲线如下(a)所示,聚苯乙烯常见;作为标有蓝色十字架的较暗区域,Avz曲线如下所示(b)和聚丁二烯常见gydF4y2Ba

图11。gydF4y2Ba(a) - (b) 500nm和100nm区域的聚苯乙烯-b-聚丁二烯-b-聚苯乙烯薄膜的力体积图,显示不同力学性能的表面位置。较亮的区域如绿色十字标记的区域,其特征是AvZ曲线如下(a)所示,聚苯乙烯常见;较暗的区域如下面(b)所示的蓝色十字AvZ曲线标记的区域和聚丁二烯的常见区域。gydF4y2Ba

AvZ曲线的测量具有破坏性小、尖端样品面积小的特点,更适合于1nm分辨率的表面力学性能的测量。在聚苯乙烯-嵌段-聚丁二烯-嵌段聚苯乙烯(SBS)三嵌段共聚物薄膜的表面上收集了128x128组AvZ曲线,在图11a-b中通过力体积图演示了这一点。gydF4y2Ba

表示与聚苯乙烯和聚丁二烯块的尖端相互作用的曲线不同(图11A- B);地图中的不同对比度反映了抑制交互探针的幅度所需的Z行程的变化,以对操作者选择的触发电平。这种实验允许精确地识别不同块占据的表面位置,并提供用于提取定量数据的纳米机械模型的实验数据,这是目前仔细检查的具有挑战性的问题。进一步扩增具有AFM的聚合物的纳米机械表征,在宽频频范围和各种温度下检查不同聚合物系统的粘弹性响应至关重要。gydF4y2Ba

可以不仅在环境温度下而且在高温下进行的AFM研亚博网站下载究,而且可以在上述实施例中所示(图8-9)。最近,在低温下扩展了研究:在图12A-C中呈现了多组分聚合物材料的成像的一例。在不同温度下的屋顶材料样品上获得这些图像。T = -10℃的相位图像的对比度消化了一种具有特异性形态的另一种聚合物的橡胶基质和更硬的结构域。相对对比度在T =-35ºC下消失,然而,由于部件的热收缩的差异,域在高度图像中变得可见。gydF4y2Ba

不同温度下屋顶材料的高度(左)和相位(右)图像:(a) 25°C, (b) -10°C和(C) -35°C。gydF4y2Ba

图12。gydF4y2Ba不同温度下屋顶材料的高度(左)和相位(右)图像:(a) 25°C, (b) -10°C和(C) -35°C。gydF4y2Ba

在这些图像中反映了具有温度的屋顶材料的不同部件的机械性能的变化。这有助于表征样品形态。在一系列嵌段共聚物上进行的早期研究证明,当在高于玻璃过渡的温度下进行成像时,最好地实现异质聚合物材料的组分的分化(T.gydF4y2BaggydF4y2Ba),且小于TgydF4y2BaggydF4y2Ba另一个组成部分。gydF4y2Ba

随着聚合物材料渗透到半导体,数据存储和平板工业中,在小尺度下对这些材料的导电和半导体性亚博网站下载能进行检查正在成为一个重要的研究区域。AFM相关技术的能力,如电力显微镜(EFM),表面潜在显微镜以及导电和隧道AFM尚未得到充分探索。作为这些方法的应用实例,我们考虑填充有炭黑(Cb)的聚合物共混物的图像 - 热塑性硫化酸盐,其在图13A-C中示出。用低温超微机组制备该研究的样品。图13A中的高度图像显示了其中一个样品位置的表面形貌。大量明亮的颗粒最有可能呈现Cb颗粒,其在样品上分布。yabo214当扫描探针略高于样品表面时,在相同位置获得图13B中的EFM相位图像。该图像中的较暗斑点表示填充有Cb的导电区域,这有助于负责该样品的电导率的渗透网络。通过其尺寸(40yabo214-60nm)可识别的Cb颗粒不限于暗区。这意味着仅嵌入颗粒的一部分有助于渗透网络。yabo214gydF4y2Ba

(a)攻丝方式获得的热塑性硫化胶高度图像。(b)电力显微镜模式下探针升力为20nm时获得的与(a)相同位置的相位图像。(c)与(a)相同位置的表面电位像。gydF4y2Ba

图13。gydF4y2Ba(a)攻丝方式获得的热塑性硫化胶高度图像。(b)电力显微镜模式下探针升力为20nm时获得的与(a)相同位置的相位图像。(c)与(a)相同位置的表面电位像。gydF4y2Ba

图13C中的图像显示了相同表面位置的表面电位的分布。可以分配明亮的斑点(在图像的左侧)被分配到表面变化。每个图像提供互补信息,其在材料的电性质的表征及其与形态和结构的相关性中可以是无价的。亚博网站下载gydF4y2Ba

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