Nanoscale Termisk Analys och Karakterisering av Polymrer genom att använda VITA-nTATeknik

Vid AZoNano Redaktörer

Bordlägga av Tillfredsställer

Inledning
Nanoscale Termisk Analys (nTA)
Hur Arbeten Nanoscale för Termisk Analys
Applikationer av Nanoscale Termisk Analys
     PolymerBlandningar
     Multilayer Filmar
     Beläggningar
Avslutning

Inledning

Ett nummer av metoder för termisk analys liksom dynamisk mekanisk analys (DMA), thermomechanical analys (TMA) och differentiell scanningcalorimetry (DSC) är van vid bestämmer övergångstemperaturen av material. Emellertid ger ger filmar dessa metoder endast etti genomsnitt uppgå till resultat och inte information på termiska kännetecken av beläggningar och. En Annan termisk teknik, atom- styrkamicroscopy (AFM) har också använts för att bestämma topografin och den del- fördelningen av material. För en tid sedan har en ny teknik, PeakForce QNM erbjudit en oskadlig lösning för att mäta minimala förändringar i mekanisk rekvisita. Alla methodologies för termisk analys som över diskuteras, kan ge ett distinkt del- och arrangera gradvis fördelning, när som helst delarna visar betydlig ändring i mekanisk rekvisita.

Nanoscale Termisk Analys (nTA)

Bruker den Termiska Analysen (VITA) möjliggör termisk analys för nanoscale (nTA), som är en revolutionär teknik som är den tillstånd anseende av lokalövergångstemperaturen på det materiellt, ytbehandlar med en rumslig upplösning för nanoscale. Den mäter övergångstemperaturer av en ta prov, genom att använda en specialiserad sond för att kontakta ta prov, ytbehandlar.

Hur Arbeten Nanoscale för Termisk Analys

I denna teknik pekar värmer mäter sonden, som fixas på ett bestämt, på ta prov, avsluta av cantileveren och avböjningen, genom att använda standarda AFM, strålar avböjningsupptäckt. När ta prov värmer upp, utvidgar skjuter den och sonden i ett uppåtriktat sätt som därmed är ökande lodlinjeavböjningen, signalerar. Det materiellt får mjuknat på övergångstemperaturen, och cantilever'sens styrka deformerar ta prov ytbehandlar. Detta låter sonden tränga igenom till och med ta prov och förminska cantilever'sens avböjning.

Sluttaändringen av avböjning signalerar indikerar att en termisk övergång har ägt rum. AFM-cantileversna som används i teknologi för nTAsärdrag MEMS för att frambringa en ledande bana mellan cantilever'sen, lägger benen på ryggen. Cantileveren tillverkas genom att använda silikoner, och banan frambrings, genom att inympa silikonerna med olika koncentrationer av dopant.

En SEM 2000 avbildar av sonden som används i denna metod, har visats in Figurerar 1. Silikon presenterar termisk conductivity för kicken, som möjliggör den mycket varma rampen klassar, och tillståndforen och lokaliserat tar prov uppvärmning. Den tillgängliga temperaturen spänner, och kravet för lokaliserad uppvärmning gör nTAtekniken den bäst metoden för analys av polymrer.

Figurera 1. En SEM 2000 avbildar av den microfabricated termiska sonden som används för nTAmätningar. Inlägg är en zoom av spetsen, som gör kontakten med ta prov att ytbehandla.

Applikationer av Nanoscale Termisk Analys

Ha som huvudämneapplikationerna av nTA i polymern sätter in för full karakterisering av material på nanoscalen är specificerat nedanfört.

PolymerBlandningar

AFM har varit brett van vid karakteriserar fördelningen och tar prov storleksanpassar i olik polymerblandning tar prov. Områdena av tar prov kan vara visualiserat använda arrangerar gradvis avbilda och topografidatatekniker, som visat in Figurerar 2 och 3. nTA används för att identifiera de olika materialen, och också bestämma huruvida områdena blandas eller arrangerar gradvis fullständigt segregerat. Tar prov använt i figurerar är immiscible blandningar, som är mer styv än cantileveren på rumstemperaturen. Därför kan materiellt ID som baseras på variationer i mekanisk egenskap, bli opålitligt. Emellertid varierar låter övergångstemperaturer väsentligen mellan delarna och riktar del- ID genom att använda nTA.

(a)

(b)

Figurera 2. (a) avbildar 4µm x 4µm TappingMode AFM av en polystyren - denpolyetylen (PS-LDPE) blandningen. Det rött och blåttet cirklar viktig som läget använde för VITA-mätningar i PS-områdena och LDPE-matris, respektive. (b) Visning för VITA-nTAmätningar reproducibly insidan för temperatur för glass övergång för PS områdena och den smältande övergången för LDPE i matrisen, således identifiera den del- fördelningen otvetydigt.

(a)

(b)

Figurera 3. (a) avbildar arrangerar gradvis 4µm x 2µm TappingMode AFM av en polyetylenoxid - (lämnad) syndiotactic för blandningvisningen för polypropylene (PEO-sPP) topografi både och (rätten). Det rött cirklar viktig ett litet område, och blåtten cirklar viktig ett liknande område, efter den nano termiska analysen utfördes. (b) VITA-nTAmätningen som utförs på läget av blåtten, cirklar. Bukta visar ett kännetecken för övergångstemperatur av PEO som följs av en sPP-meltövergång. Som synes avbildar de små särdragen som är synliga i AFMEN, föreställer grunda PEO-områden, som korsas klart och att låta sonden avkänna både det små PEO-området och den bakomliggande sPP-matrisen.

Multilayer Filmar

Multilayer filmar används brett för olika paketera applikationer. Individlagrar av ett multilayer filmar ger olika attribut till finalen filmar. Figurera 4 shows som ett multilayer filmar, som har använts, i att paketera för mat. Stunden som termisk analys används för att karakterisera den sammansatt bunten, nTA, möjliggör i-situ mätningar av den termiska egenskapen i individlagrar. Detta låter IDet av varje lagrar, förutom att identifiera som är olikt, hoppar av i något lagrar. Övergångstemperaturen av något singellagrar kan också kartläggas för att identifiera några lutningar för övergångstemperatur.

(a)

(b)

Figurera 4. (a) avbildar 25µm x 12µm TappingMode topografi av ettdelat upp multilayer filmar använt för att paketera för mat. (b) Övergångar för visning för VITA-nTAdata distinkt termiska i varje lagrar. Blåttet buktar erhölls i de yttre paketera lagrarna (på lämnat och rätsidarna av AFMEN avbilda) och ställer ut indikativen för kickövergångstemperaturer av kick-täthet polyetylen. Gräsplanen buktar erhölls i centreralagrar (centrera av AFMEN avbildar) och utställningar det mycket lägre kännetecken för övergångstemperaturen av ethylenevinylalkohol (EVOH), ett typisk primat för ett barriärlagrar. Det rött buktar med dess mellanliggande övergångstemperatur erhölls i det tunna lagrar som omger centreralagrar.

Beläggningar

Organiska polymeric material används omfattande som beläggningar i flera applikationer tack vare deras utseendemässiga och korrosionsmotstånd. Den ökande trenden som använder tunnare beläggningar, har gjort det svårt att analysera beläggningarna med konventionell termisk analys instrumenterar. NTAtekniken har varit högt lyckad i termisk analys av tunnare beläggningar vid förtjänst av dess kapacitet att ge rumslig upplösning för nanoscale. Figurera 5 shows en applikation som använder VITA-nTA för att charecterize materiell fördelning i två-del- fast täcka för smörjmedel.

(a)

(b)

Figurera 5. Ett optiskt avbildar (a) av två-del- fast täcka för smörjmedel. Cirklar indikerar lägen var nTAdata togs, och färgar korrelat med buktar i grafen (b). NTAdatan i grafen identifierar klart de två olika beläggningarna vid deras distinkt övergångstemperaturer. Den färdiga frånvaroen av övergångstemperaturer i gräsplanen buktar visar att ingen av del- är närvarande på läget av gräsplanen cirklar.

Avslutning

Microscopyen för sammanslutningar för VITA-nTAteknik och den termiska analysen som avslöjer den rumsliga fördelningen av inhomogeneities och termisk rekvisita. Denna teknik bestämmer övergångstemperaturen på det mikro och nanoscalen. Den huvudsakliga fördelen av denna teknik är den otvetydiga karakteriseringen av material på det mikro och nanoscale även utan viktiga variationer för mekanisk egenskap. Kunskapen av övergångstemperaturen kan hjälpa, i att identifiera material, och bestämma huruvida är de i amorphous, eller crystalline bilda. Enheten använder en microfabricated termisk sond, som låter forskare värma tar prov lokalt, och mäter den termiska rekvisitan av regioner på det mikro och nanoscalen. Detta gör VITAEN åtfölja passande för analysering av av polymerblandningar eller komposit.

Bruker

Nano Bruker Ytbehandlar ger Atom- produkter för det StyrkaMikroskop-/ScanningSondMikroskopet (AFM/SPM), som står ut från annan kommersiellt - tillgängliga system för deras robustt design och lindra-av-bruk, stunden som underhåller den högsta upplösningen. NANOSEN som mäter huvudet, som är den vår delen allra, instrumenterar, använder en unik fiber-optisk interferometer för att mäta cantileveravböjningen, som gör överenskommelsen för ställa in så, att den är inte större än ett standart forskningmikroskopmål.

Denna information har varit sourced, granskat, och anpassat från material förutsatt att av Nano Bruker Ytbehandlar.

För mer information på denna källa behaga besök Nano Bruker Ytbehandlar.

 

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

Last Update: 23. January 2014 11:31

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit