Анализ Nanoscale Термальный и Характеризация Полимеров используя Метод nTA VITA

Редакторами AZoNano

Содержание

Введение
Анализ Nanoscale Термальный (nTA)
Как Работы Термального Анализа Nanoscale
Применения Анализа Nanoscale Термального
     Бленды Полимера
     Разнослоистые Фильмы
     Покрытия
Заключение

Введение

Несколько методов термального анализа как динамический механически анализ (DMA), термомеханикомагнитный анализ (TMA), и дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC) использованы для того чтобы определить температуру перехода материалов. Однако, эти методы обеспечивают только образц-усредненный результат и не дают информацию на термальных характеристиках покрытий и фильмов. Другой термальный метод, атомная микроскопия усилия (AFM) также был использован для того чтобы определить топографию и распределение компонента материалов. Недавно, новый метод, PeakForce QNM предложил разрешение без разрушения для измерять мельчайшие изменения в механически свойствах. Все методологии термального анализа обсуженные выше могут предусмотреть определенное распределение компонента и участка когда компоненты показывают значительную перемену в механически свойствах.

Анализ Nanoscale Термальный (nTA)

Анализ Bruker Термальный (VITA) включает анализ nanoscale термальный (nTA), который революционный метод который позволяет оценку местной температуры перехода на материальной поверхности с пространственным разрешением nanoscale. Он измеряет температуры перехода образца путем использование специализированного зонда для того чтобы контактировать поверхность образца.

Как Работы Термального Анализа Nanoscale

В этом методе, зонд, который фикчирован на некоторый этап на образце, нагрюет конец cantilever и измеряет отклонение путем использовать обнаружение отклонения электронного луча AFM стандартное. Когда образец нагрюет вверх, он расширяет и нажимает зонд в верхнем образе, таким образом увеличивая вертикальный сигнал отклонения. Материал получает размякнутым на температуре перехода и усилие cantilever деформирует поверхность образца. Это позволяет зонду проколоть через образец и уменьшить отклонение cantilever.

Изменение наклона сигнала отклонения показывает что термальный переход осуществлял. Cantilevers AFM используемые в nTA отличают технологией MEMS для того чтобы произвести проводной путь между ногами cantilever. Cantilever изготовлен используя кремний и путь произведен путем имплантировать кремний с различной концентрацией dopant.

Изображение SEM зонда используемого в этом методе было показано в Диаграмме 1. проводимости характеристик Кремния высокой термальной, которая включает высокотемпературные тарифы пандуса и позволяет быстрое и локализованное топление образца. Доступный диапазон температур и требование для локализованного топления делают методом nTA самый лучший метод для анализа полимеров.

Диаграмма 1. Изображение SEM microfabricated термального зонда используемого для измерений nTA. Inset сигнал подсказки, которая кашется с поверхностью образца.

Применения Анализа Nanoscale Термального

Главные применения nTA в поле полимера для полной характеризации материалов на nanoscale детальны ниже.

Бленды Полимера

AFM широко был использован для того чтобы характеризовать распределение и размер выборки в различных образцах бленды полимера. Домены образцов можно визуализировать используя воображение участка и методы данным по топографии, как показано в Диаграммах 2 и nTA 3. использованы на определять различные материалы и также определять перемешаны ли домены или полно сегрегированный участок. Образцы используемые в диаграммах immiscible бленды, которые жестке чем cantilever на комнатной температуре. Поэтому, материальное идентификация основанное на изменениях в механически свойстве может стать ненадежным. Однако, температуры перехода меняют существенно между компонентами и позволяют сразу компонентному идентификации используя nTA.

(a)

(b)

Диаграмма 2. (a) изображение 4µm x 4µm TappingMode AFM полистироля - бленда полиэтилена низкой плотности (PS-LDPE). Красные и голубые круги выделяют положение использованное для измерений VITA в доменах PS и матрице LDPE, соответственно. (b) Измерения nTA VITA показывая возпроизводимо температуру стеклянного перехода PS внутри доменов и переход LDPE плавя в матрице, таким образом определяющ компонентное распределение точно выраженно.

(a)

(b)

Диаграмма 3. (a) изображение 4µm x 2µm TappingMode AFM окиси полиэтилена - синдиотактическая бленда полипропилена (PEO-sPP) показывая и (выйденную) топографию и участок (правый). Круг красного цвета выделяет малый домен и круг сини выделяет подобный домен после того как nano термальный анализ был выполнен. (b) Измерение nTA VITA выполненное на положении голубого круга. Кривый показывает температурную характеристику перехода PEO, следовать переходом melt sPP. По-видимому, малые характеристики видимые в изображениях AFM представляют отмелые домены PEO которые охотно траверсированы, позволяющ зонду воспринять и малый домен PEO и кладущ матрицу в основу sPP.

Разнослоистые Фильмы

Разнослоистые фильмы широко использованы для различных упаковывая применений. Индивидуальные слои разнослоистого фильма снабубегут различные атрибуты окончательный фильм. На Диаграмму 4 показано разнослоистый фильм который был использован в упаковке еды. Пока термальный анализ использован для характеризовать составной стог, nTA позволяет в-situ измерениях термального свойства в индивидуальных слоях. Это позволяет идентификации каждого слоя, в дополнение к определять различные дефекты в любом слое. Температуру перехода вс однослойных можно также отобразить для того чтобы определить все температурные градиенты перехода.

(a)

(b)

Диаграмма 4. (a) изображение топографии 25µm x 12µm TappingMode крест-распределенного разнослоистого фильма используемого для упаковки еды. (b) Данные по nTA VITA показывая определенные термальные переходы в каждом слое. Голубые кривые были получены в слоях наружный упаковывать (на левой стороне и правильных позициях изображения AFM) и показывают высокие температуры перехода признаковые полиэтилена высокой плотности. Зеленая кривый была получена в разбивочном слое (центре изображения AFM) и экспонатах гораздо низкее температурная характеристика спирта винила этилена (EVOH), типичный выбор перехода для вентильного слоя. Красная кривый с своей промежуточной температурой перехода была получена в тонком слое окружая разбивочный слой.

Покрытия

Органические полимерные материалы обширно использованы как покрытия в нескольких применений должных к их возникновению и коррозионной устойчивости. Увеличивая тенденция использовать более тонкие покрытия делала ее трудной проанализировать покрытия с обычными аппаратурами термального анализа. Метод nTA сильно успешен в термальном анализе более тонких покрытий на основании своей способности обеспечить пространственное разрешение nanoscale. На Диаграмму 5 показано применение которое использует nTA VITA для того чтобы charecterize материальное распределение в покрытии смазки 2-компонента твердом.

(a)

(b)

Диаграмма 5. Оптически изображение (a) покрытия смазки 2-компонента твердого. Круги показывают положения куда данные по nTA были приняты, и цветы сопоставляют с кривыми в диаграмме (b). Данные по nTA в диаграмме ясно определяют 2 различных покрытия их определенными температурами перехода. Полное отсутствие температур перехода в зеленой кривом показывает что никакой компонент не присутствовал на положении зеленого круга.

Заключение

Метод nTA VITA совмещает микроскопию и термальный анализ для того чтобы показать пространственное распределение inhomogeneities и термальных свойств. Этот метод определяет температуру перехода на микро- и nanoscale. Главное преимущество этого метода точно выраженная характеризация материалов на микро- и nanoscale даже без значительно изменений механически свойства. Знание температуры перехода может помочь в определять материалы и определять ли они в аморфическом или кристаллической форме. Модуль использует microfabricated термальный зонд который позволяет научным работникам нагреть образцы по месту и измерить термальные свойства зон на микро- и nanoscale. Это делает VITA вспомогательное соответствующее для анализировать бленды или смеси полимера.

Bruker

Поверхности Bruker Nano обеспечивают Атомные продукты Микроскопа Усилия/Микроскопа Зонда Скеннирования (AFM/SPM) которые стоят вне от других имеющих на рынке систем для их робастных конструкции и легкия в использовании, пока поддерживающ самое высокое разрешение. Головка NANOS измеряя, которая часть всех наших аппаратур, использует уникально волоконнооптический интерферометр для измерять консольное отклонение, которое делает компакт настроения так что оно не большле чем стандартная задача микроскопа исследования.

Эта информация найденный, расмотрена и приспособлена от материалов обеспеченных Поверхностями Bruker Nano.

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Поверхности Bruker Nano.

 

Date Added: Apr 1, 2011 | Updated: Jan 23, 2014

Last Update: 23. January 2014 11:27

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit