原子力显微镜

聚合物的研究

聚合物结构和形态的纳米级成像

由于与其他材料相比,聚合物具有坚固、环保和高性价比的特性,在研究和制造中无处不在。雷竞技网页版聚合物表面在微观尺度上呈现出不均匀性,这可能会影响其在环境中的粘附性、润湿性、磨损性和降解性,这使得它们可以进行定制,以适应非常广泛的用途。原子力显微镜已经成为表征聚合物的首选技术。其优点是分析时不需要真空,也不需要对样品进行导电覆盖;以及以原子分辨率直接测量高度和粗糙度的能力。此外,AFM技术不需要预先对样品进行复杂处理,以表征不同聚合物薄膜的形态、微观结构和结晶度。

Bruker AFMs能够通过TappingMode(成分映射、动态行为快速扫描)和专利技术实现纳米分辨率的聚合物无损原位成像PeakForce攻®(最高分辨率成像,定量属性映射)。这些和其他纳米级表征技术涵盖了结构长度尺度的全部范围:

  • 雷竞技怎么下载分子排列/缺陷
  • 原纤维,薄片,毛刷
  • 界面相,相分离域

显示截面包装材料的ULDPE粘结层到PS/LDPE密封胶层之间过渡的模量图像。图像大小为3μm。

高分辨率成分映射

组分或多相的纳米级分布对聚合物的功能至关重要。物理AFM尖端-样品相互作用可以同时检测多个样品性质。TappingMode相位成像提供了基于材料特性差异的定性成分映射。布鲁克AFMs能够详细描述:

  • 无定形的,结晶的,中形的区域
  • 聚合物共混物中的纳米畴
  • 乳剂的共聚物
  • 高分子复合材料中的纳米填料


PS-PMMA嵌段共聚物的tapingmode形貌图(左)和相位图(右)。相位显示基于不同部件的材料特性的高分辨率对比度。1.4µm扫描。

动态行为和过程的原位研究

聚合物动力学的范围从固有的热行为到与环境的相互作用。直接观察结构变化可以深入了解关键机制和动力学:

  • 结晶/融化
  • 退化/分解
  • 链刷排序
  • 片晶的形成

的tip-scanningFastScan AFM能够在实时和真实空间实现动态行为的高速TappingMode成像,不受样本量和环境的影响。

高速成像的聚(二乙基硅氧烷)(PDES)过渡通过固体,液体和液晶状态随着温度的变化。

具有挑战性的聚合物结构的纳米级成像

某些聚合物特征,如刷状结构、链式填料和分子/点缺陷,是很难成像的。雷竞技怎么下载直接控制成像力是解决这些分子和中尺度结构的关键。雷竞技怎么下载PeakForce攻使<100 pN力控制最高分辨率成像,即使在最小的,最具挑战性的样品。由于该技术可以同时绘制机械性能和地形,因此使用该专有技术更容易实现全面的理解。

iPMMA上的PeakForce攻丝亚分子雷竞技怎么下载分辨率粘附。100 nm图像。(样本由马丁-路德-哈雷-维滕贝格大学T. Thurn-Albrecht提供。)

定量弹性模量映射

高分子材料力学性能的关键在于:雷竞技网页版

  • 优化配方/混合
  • 处理条件管理
  • 评估产品寿命

微观组织要求表征界面/界面处的杨氏模量和刚度。PeakForce QNM®提供纳米分辨率的开箱即用的定量弹性模量映射,使研究人员能够更轻松有效地表征聚合物。

层状包装的PeakForce QNM图像显示纳米级结构和相边界附近的模量值。这些高分辨率的地图揭示了层界面附近层片状层序的增加。4µm扫描。

定量粘弹性测量

聚合物的粘弹性特性是许多商业应用的核心,从隔振和减噪到减震,抗脏涂层和温度依赖性要求。宏观性质受纳米级结构控制,例如界面、界面和结构域。要完全理解粘弹性行为,需要时间-温度叠加。

力量的AFM-nDMA模式提供完全定量的粘弹性特性映射,包括存储和损失模量,以及损失切线(与粘附性分开)。流变温度和频率范围可以在纳米尺度上构建主曲线。

四组分(COC, PE, LLDPE,弹性体)聚合物的高分辨率存储模量图(左)。在各个点采集的存储模量谱(右)。

雷竞技怎么下载有机半导体的分子电导率图谱

导电聚合物被用于许多电子应用(例如,有机光伏)。有机半导体的电荷输运性质和载流子迁移率与结构有序程度直接相关。在多个长度尺度上绘制导电路径的能力是提高效率的关键。PeakForce-TUNA使分子分辨率,定雷竞技怎么下载量电导率地图,而不损坏精致的样品。有了这项技术,研究人员现在可以直接可靠地将形貌和纳米力学性能联系起来。

使用3V偏压的聚(3-己基噻吩)(P3HT)有机导电纳米线的PeakForce TUNA电流图。