Heated Испытание AFM Подсказки Реакции Mechano Маштаба Нанометра Термо- Химической Напористого Материала Используя Оборудование от Аппаратур Anasys

Покрытые Темы

Введение
Эксперимент
Результаты и Обсуждение
Портняжничать Свободные Пространства в Напористых Материалах
Напористая Материальная Реакция к Температуре Подсказки
Заключения

Введение

Напористые Материалы материалы которые показывают драматический отпуск, котор хранят химической энергии как термальные и механически энергии. Основная разница между напористым материалом и любым материалом который проходит процесс химического разложения тариф на котором разложение происходит. Тариф разложением определен несколькими факторов включая характеристики частицы (химический состав, размер, словотолкование), величину и продолжительность стимула реакции, и материальное удерживание. Для взрывчаток, выпущенные тариф и количество энергии нормально достаточны для того чтобы установить собственн-терпя удар известный как детонация. Напористые материалы часто имеют polycrystallinity, свободные пространства, и/или дефекты нанометр-маштаба, и широко поверено что свойства и явления nanoscale внутри эти материалы играют ключевую роль в их макроскопическом поведении.

Один пример явлений нанометр-маштаба в напористых материалах «горячие точки,» которые nano к свободным пространствам микромасштаба внутри напористый материал, которые играют ключевую роль в напористом материальном разложении. Подвергано действию к стимулу инициализации, эти горячие точки действуют по мере того как места зажигания которые растут в температуре, размере, и давят ведение к дефлаграции или детонации. Образование свободных пространств внутри напористый материал легко не controllable во время синтеза материалов, но имеет драматические удары на чувствительности и представлении напористого материала. Горячие точки только одно из нескольких свойств важного nanoscale термомеханикомагнитных напористых материалов, никаких чего обширно изученные должные к отсутсвию зондов nanoscale термальных. Методы Nanodectonics, смогли включить улучшенную конструкцию напористых материалов и в конечном счете произвести более безопасные и более мощные взрывчатки.

Это на примечание по применению описывает местный термический распад в напористом материале с heated подсказкой, и показывает влияния температуры подсказки на напористой материальной реакции.

Heated Подсказка AFM (HT-AFM) ссылается к любой деятельности AFM где heated подсказка использована вместо нормальной подсказки. Почти любой режим воображения AFM (выстукивать/контакт/Усили-Том etc) может приспособить heated подсказку для того чтобы произвести новую информацию связанную к термальным свойствам образца. HT-AFM включает семейство методов известных как термальный зонд nano-TA, объясненный ниже.

Термальный зонд Nano-TA местный метод термального анализа который совмещает высокие возможности воображения пространственного разрешения атомной микроскопии усилия с способностью измерить термальное поведение материалов с пространственным разрешением 100nm или улучшать. Обычная подсказка AFM заменена специальным термальным зондом nano-TA который имеет врезанный подогреватель и проконтролирована специально конструированными термальными оборудованием и ПО зонда nano-TA. Этот термальный зонд nano-TA включает поверхностное визуализирование с разрешением nanoscale через режимы воображения AFM стандартные, которое позволяет пользователя выбрать специфические положения где термальные измерения пожеланы. Пользователь может сразу зонд к по месту прикладывать жару на пожеланном положении, измеряя свою термомеханикомагнитную реакцию.

Эксперимент

Термальный зонд HT-AFM и nano-TA включал изучения местного разложения напористых материалов. На Диаграмму 1 показано основную экспириментально конфигурацию. Тонкий фильм Pentaerythritol Tetranitrate (PETN) был подготовлен на толщине ~250 nm на стеклянной вставке. Когда heated подсказка AFM консольная была просмотрена в контакте с напористым материалом, нагревать от подсказки смогл навести плавить и/или разложение nanoscale в напористом материальном фильме. Было возможно выполнить метрологию напористого материала используя холодную подсказку, как до, так и после термальное сочинительство.

Диаграмма 1. Экспириментально Настроение

Результаты и Обсуждение

Портняжничать Свободные Пространства в Напористых Материалах

Местный термический распад с heated подсказкой обеспечивает уникально метод контролировать и размер и пространственное разрешение свободных пространств в напористом материале. Способность портняжничать синтетические свободные пространства смогла включить новые пути опросить и проконтролировать напористые явления. На Диаграмму 2 показано простое «+» картину написанную в фильме PETN, демонстрирующ высокие специальное разрешение и регистратуру метода. Для каждой из 2 линий «+,» cantilever держался на ãC 215 ¡ и был просмотрен на 0,1 Hz на 60 секунд. Глубина характеристики была ~300 nm которое близко соответствовали толщине фильма. Были никакие заметные pileup или выпарка, показывая что материал вполне был разложен или был испарен во время термального сочинительства.

Диаграмма 2. Картина написанная используя heated подсказку

Напористая Материальная Реакция к Температуре Подсказки

Диаграмма 3 внизу выставки влияние температуры подсказки на напористой материальной реакции. В этом эксперименте, heated подсказка была просмотрена вдоль линий на 5 различных температурах. Самая низкая испытанная температура, °C 54, не произвела никакую литографскую метку на PETN. Однако, на °C 99 и над heated подсказкой смогл написать в PETN. Зона реакции PETN была широке для увеличивая температуры. Увеличенная зона реакции может быть должна к увеличенному топлению от подсказки, или диффузией термомеханикомагнитной реакции в фильме PETN. Для областей разложенных на более высоких температурах, кристаллы PETN около разложенной области были заметно большле чем в unmodified зонах образца, предлагая что этот тип измерения может быть полезн для изучать обретение крупнозернистой структуры и стареть в напористых материалах.

Диаграмма 3. реакция PETN к различным температурам подсказки

Второй эксперимент (Смоква 4.) испытал тариф материала прореагированный путем просматривать heated подсказку над квадратом 5 µm фильма PETN. В изображениях FIG. 4, медленная развертка начала на «на юг» конце изображения и двинула «северно,» в только один пропуск такие что подсказка не просматривала над такой же зоной дважды. Для этих экспериментов, cantilever был нагрет до 215 °C. Для первого эксперимента, heated подсказка просмотрела над образцом в 1290 секундах. В метрологии столб-реакции FIG. 4, много из PETN которое было heated извлеклось, но не похож на разложенные линии FIGS. 2 и 3, некоторое из PETN заполненного внутри позади. Furthermore, оно кажется если поликристаллическая структура PETN ориентирует в шестоватом способе в связывающий север с югом направлении в FIG. 4.

Диаграмма 4. Влияние менять частоту сканирования

Второе µm 5 квадратное было написано на свежей зоне PETN, под идентичными условиями, за исключением увеличенной скорости развертки которая привела к в полном времени развертки 660 секунд. Для это второго, более быстрый эксперимент, значительно меньше PETN извлекался и шестоватая зернистая структура PETN даже более ясна. Нагрето, PETN может или пойти через переход участка (сублимация или melt/испарение) в участок газа или разложить. Мы строим гипотезу что PETN было расплавлено или испарилось на heated подсказке, и затем recondensed на ранее просмотренную площадь. Однако, не полностью материал был recondensed, который предлагает что некоторое из PETN может разложить. Recondensed PETN главным образом в юге зоны где развертка подсказки начала потому что северный конец было heated последним выходя температурный градиент. High-temperature подсказки управлял жидкостью или пар PETN далеко от подсказки, которая привела к в PETN сконденсировал на южном конце развертки только которая была холодне.

Сконденсированное PETN сформировало шестоватые структуры которые вообще лежат в связывающий север с югом направлении, которое поведение которое последовательно при температурный градиент самое сильное в связывающий север с югом направлении. Меньше материала сконденсировал внутри просмотренный квадрат для более длинней развертки и более медленной окружной скорости конца лопатки. Более длиннее время dwell heated подсказки может позволить PETN расплавленному/испаренному для того чтобы отразить более далеко от теплового источника. Этот метод для манипулировать micro/nanostructure поликристаллических напористых материалов смог быть использован для того чтобы изучить явления как тарифы диффузии и произвести контролируемые характеристики nanoscale произвольной формы и размечать расследовать распространение между свободными пространствами и/или ориентированными кристаллитами.

Заключения

Это на примечание по применению представлено новые методы для испытывать реакцию термо--mechano-химиката нанометр-маштаба напористого материала через Heated подсказку AFM (HT-AFM). Химикотермические реакции можно навести на материалах тонкого фильма путем контролировать температуру зонда. Эксперименты расследуют распространение химикотермической реакции основанной на размере, форме, дистанционировании, и неизотропности. Этот метод смог быть использован для того чтобы расследовать термофизические явления в любом кристаллическом или поликристаллическом материале. Способность манипулировать micro/nanostructure поликристаллических материалов смогла быть использована для того чтобы изучить явления как тарифы диффузии, переходы участка, и выполняет литографирование в большом разнообразии nanomaterials за напористыми материалами.

Источник: Heated Подсказк-AFM Напористых Материалов: Nano-dectonics
Автор: Вильгельм P. Король Ph.D.
Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите
Аппаратуры Anasys

Date Added: May 13, 2008 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 18:24

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit