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原子力显微镜在聚合物凝聚态中的运用

点击次数:32 发布时间:2021-09-26
   科研人员用原子力显微镜(AFM)对自制的聚丙烯酸纳复合超滤膜和基膜PES超滤膜表面进行了观测,得到的表面三维立体图真实反映了膜表面的整体形貌。通过AFM考查了乙酸纤维素RO膜及芳香聚酰胺复合RO膜的凝胶污染情况,发现复合膜的污染速率比CA膜快得多,这归因于界面聚合时形成的粗糙表面。复合膜的AFM像中具有较多的山峰状结构,而CA膜的表面就相对光滑得多。
  进一步了解探针尖与样品表面的相互作用力及控制它们的方式后,AFM在高分子材料领域的应用不再局限于高分辨率的表面图像。对非均相高分子体系(如嵌段共聚物和高分子共混)进行表面研究时,因各组分的机械性能不同,提高探针-样品力可得到这些材料的组分图。另外,在研究表层类似橡胶的高分子材料时,AFM可以穿透这一层,并观测到不同深度的高分子排列。这表明AFM不再仅仅是一个表面技术。
  AFM提供了观察高分子结晶形态,包括片晶表面分子链折叠作用的有效手段。在较早的研究中,科研人员将含聚氧乙烯(PEO)晶体的溶液滴在载玻片上,在室温、空气环境下使溶剂挥发,然后用光学显微镜确定PEO结晶在载体上的位置,再由AFM观察其晶体结构。由AFM图象可确定PEO片晶表面几何形状接近正方形,厚度约为(12.5±0.5)nm。晶片在空气中随时间延长而逐渐被破坏,AFM图象可记录晶片在破坏时形成的不规则的树枝状结构,这些结构间的缝隙深度较PEO晶体厚度大,说明在这个过程中高分子链进行了重新折叠。大约1h后,结晶结构消失。
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