Karakterisering van een thermo-Ontvankelijke Film van het Polymeer in Lucht en in Water

Besproken Onderwerpen

Samenvatting
Inleiding
Experimentele Methode
Materialen
Instrumentatie
Resultaten
Karakterisering in Lucht
Karakterisering in Water
Conclusie
Voordelen van SARFUS

Samenvatting

Een dynamische studie van een thermo-ontvankelijke nanometer-dunne polymeerfilm wordt uitgevoerd met de Sarfus 3D-IMMapparatuur. De capaciteit wordt om een analyse in lucht evenals in vloeistof uit te voeren en een thermische overgang met een levende visualisatie van de de laagkwaliteit en morfologie gemakkelijk te kenmerken aangetoond.

Inleiding

De Ontvankelijke deklagen hebben aanzienlijke aandacht in de loop van de laatste 20 jaar aangetrokken omdat zij een krachtige benadering van de eigenschappen van de kleermakers dynamisch oppervlakte zijn. De Ontvankelijke polymeerborstels, die dichte assemblage van geënte ontvankelijke polymeerkettingen zijn, kunnen hun configuratie aan externe stimuli zoals licht, temperatuur, pH or/and zoute concentratie aanpassen, die voor toepassingen zoals sensoren, actuators, druglevering, affiniteitcontrole of filtratie stimulus-met poorten nuttig blijkt.


Figuur 1. Gezwelde en doen ineenstorten configuraties van een thermoresponsive polymeerborstel in water.

De thermo-Ontvankelijke polymeren die van het borstelsgebruik een lagere kritieke oplossingstemperatuur in (LCST) een geschikt oplosmiddel tonen, het betekent zo dat, bij lage temperatuur, de geënte polymeerkettingen gezweld zijn zich en vanaf de oppervlakte uitrekken. Wanneer de temperatuur stijgt, schakelt de borstel op een doen ineenstorten staat van verschillende dikte, dichtheid en visco-elasticiteit (Fig.1) over.

De instortingsovergang van polymeerborstels is eerder gecontroleerd door neutronenreflectometrie, microbalance van het kwartskristal met de dissipatie controlerend (qcm-D), ellipsometry of atoomkrachtmicroscopie. Deze karakteriseringsmethodes lijden aan een reeks nadelen zoals hoge kosten, oud van analyse, steekproefdegradatie, of de behoefte om complexe modellering te gebruiken om fysisch zinvolle parameters te halen.

In tegenstelling, verstrekt de techniek SARFUS een innovatieve en betrekkelijk gemakkelijkere methodologie om de instortingsovergang van ontvankelijke polymeerborstels te controleren. Het doel van deze nota is aan te tonen dat de techniek SARFUS inderdaad relevant voor de studie in real time van stimulus-ontvankelijke films zowel in de droge staat als in oplossing is.

Experimentele Methode

Materialen

P (MEOMA2) - de mede (OEGMA) willekeurige copolymeerborstel werd gekweekt door atoom-overdracht de radicale polymerisatie van onderdompelingsBranding initiatiefnemer-silanized (hoogste laag: SiO2), in een oplossing methacrylate van van de 90 mol% Di (ethyleenglycol) methylether (MEOMA2, 188g /mol) en 10 mol% (ethyleenglycol) methylethermethacrylate (OEGMA, 475 g/mol) in water/methanol. De Films van ~35 NMdikte werden gekweekt door de aangewezen polymerisatietijd te selecteren. Een instortingsovergang rond 35 °C +/10 °C wordt van vorige die resultaten verwacht door QCM-D voor de geselecteerde samenstelling worden verkregen. De brekingsdieindexen van MEOMA2 en OEGMA door Sigma Aldrich wordt gegeven zijn 1.44 en 1.49, respectievelijk.

De verhouding van dikte tussen de gezwelde en doen ineenstorten configuraties werd geschat vanaf een vorige studie ~2d en ~1.2d te zijn, respectievelijk, waar D de dikte van de droge laag in lucht is.

Instrumentatie

De Visualisatie werden gedaan met onderdompelingsBrandingen in de droge staat en in oplossing. Metingen van de Dikte werden uitgevoerd met 3D-IMM SARFUS, dat de droge en onderdompelingsversie van het zelfde instrument omvat. Een kras werd gemaakt in de borstel om de achtergrond en de borstel gelijktijdig waar te nemen.

De laag werd eerst gekenmerkt in lucht bij kamertemperatuur (T<>

Voor elke temperatuur werden twee beelden SARFUS van de laag genomen evenals één beeld van de kaliberbepalingsnorm en één beeld van de achtergrond. De vier beelden werden geregistreerd in minder dan 1 minuut.

Resultaten

Karakterisering in lucht

wegens directe, in real time visualisatie werd het vermogen van SARFUS, de kwaliteitsbeheersing van de laag, vooral zijn volledige dekking, gemakkelijk uitgevoerd. Voor de voorbereide steekproef, slechts werden zeer weinig tekorten en aan het licht gebracht gebied waargenomen. De gemiddelde dikte van de laag werd gemeten om 32.5 NM te zijn (Ra ~1.1 NM).

Karakterisering in water

De laag werd ondergedompeld in water om de thermische instorting te bestuderen. De evolutie van de laagdikte tegenover wordt temperatuur getoond in Figuur 2.

Figuur 2. Duidelijke dikte van P (MEOMA2) - mede het copolymeerborstel (van OEGMA) in water, tegenover temperatuur

Een duidelijke variatie van dikte wordt waargenomen rond T=43t °C, die de verwachte thermische overgang in overeenstemming is met (35 °C+/-10 °C). Tijdens de temperatuurverhoging, werden de topografie en het gedrag van de nanometerthinlaag ook waargenomen in real time. De Typische die 2D en 3D beelden SARFUS before and after de thermische overgang worden geregistreerd worden getoond in Figuur 3.

Figuur 3. 2D en 3D P (MEO2MA) - mede het copolymeerfilm (van OEGMA) in water bij twee verschillende temperaturen

Naast de diktevariatie, namen wij ook een evolutie van de oppervlakteruwheid (waar Ra (t)t ~ 0.6 NM; Ra (T>Tt) ~ 2.2 NM) voor beide configuraties.

Van echte diktemetingen en metingen Sarfus, wordt het mogelijk om r.i van de laag (zie Lijst 1) gegevens te verwerken.

Lijst 1. R.i verwerkte van SARFUS voor de twee verschillende configuraties van de laag gegevens. De echte die dikte in water werd verkregen uit de dikte door ellipsometry in lucht wordt gemeten met de zwellende die coëfficiënten wordt vermenigvuldigd door QCM-D worden verkregen.

Configuratie van de Laag Echte Dikte
NM
Van Sarfus (de duidelijke) Dikte
(NM)
r.i. *
Droog 35 32.5 1.45
Uitgebreid (T 71 32.9 1.405
Ingestort (T>Tt) 42 36.9 1.44

*index correctie (wordt de inbegrepen als elektrisch toestel in Sarfusoft) toegepast betreffende r.i van de kaliberbepalingsnorm (n=1.465).

R.i bepaald voor de droge steekproef is in overeenstemming met de samenstelling van het materiaal en de indexen van breking van de monomeren. Zoals voor r.i van de natte lagen, zouden zij op hun waterinhoud moeten worden betrekking gehad. Aangezien de index van breking van water 1.33 is, is de daling van r.i van de uitgebreide laag compatibel met ongeveer ~50% water in de film, zoals die van hetBepaalde zwellen wordt verwacht. Zoals voor de doen ineenstorten laag, die ongeveer 15% water bevat, is de verkregen waarde van index opnieuw in overeenstemming met verwachtingen. De bepaalde waarden tonen de juiste evolutie: (uitgebreid) n (droog) (doen ineenstorten) n n.

Conclusie

In deze nota, hebben wij de capaciteiten van de techniek SARFUS voor de studie van een thermo-ontvankelijke nanometer-dunne polymeerfilm geïllustreerd. Wij hebben de capaciteit aangetoond om een analyse in lucht evenals in vloeistof uit te voeren, en een thermische overgang met een levende visualisatie van de de laagkwaliteit en morfologie gemakkelijk te kenmerken.

Voordelen van SARFUS

De voordelen van SARFUS omvatten:

  • Het Werk in lucht of in onderdompeling
  • Capaciteit om thermische studies uit te voeren
  • Snelle techniek (één dag voor deze studie)
  • Directe visualisatie van de nanometric steekproef
  • Capaciteit voor studie in real time
  • Groot gebied van mening (van 70x70μm ² aan weinig mm ²)
  • Niet-invasieve/niet-contacttechniek
  • Geen voorbehandeling labeling/no van de steekproef
  • 3D vertegenwoordiging van de steekproef

Bron: Nanolane

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve Nanolane

Date Added: Jun 3, 2012 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 09:14

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit