原子力顯微術(shù)及其應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　本書扼要闡述了原子力顯微術(shù)的成像基本原理、針尖?表面相互作用過(guò)程、儀器學(xué)，以及操作模式和成像模式、圖像偽跡和測(cè)量誤差等主要實(shí)驗(yàn)技術(shù)，著重介紹了這一最近發(fā)展起來(lái)的材料分析方法在合成聚合物和生物材料研究中的應(yīng)用，涉及從分子原子到微米尺度的結(jié)構(gòu)分析和材料表面微觀尺度的力學(xué)和物理性質(zhì)。
　　本書既可作為從事材料研究和生產(chǎn)的科技人員以及生物、生物物理和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科研工作者的參考書，又可作為高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)的教材。
　　本書既可作為從事材料研究和生產(chǎn)的科技人員以及生物、生物物理和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科研工作者的參考書，又可作為高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)的教材。

書籍目錄

第1章　緒論
　1.1掃描探針顯微術(shù)
　1.2AFM的主要功能
　參考文獻(xiàn)
第2章　成像原理和儀器學(xué)
　2.1原子力顯微鏡的結(jié)構(gòu)和成像原理
　2.2AFM探針
　2.2.1探針的結(jié)構(gòu)
　2.2.2微懸臂的彈性常數(shù)
　2.2.3針尖的幾何形狀
　2.2.4功能化針尖
　2.3試樣準(zhǔn)備
　參考文獻(xiàn)
第3章　AFM 的操作模式和成像模式
　3.1接觸模式
　3.1.1接觸模式高度像
　3.1.2偏差像
　3.1.3側(cè)向力像
　3.2非接觸模式
　3.3輕敲模式
　3.3.1輕敲模式高度像
　3.3.2相位像
　3.3.3振幅Ao和設(shè)定比rsp的設(shè)定
　3.4力曲線和力調(diào)制模式成像
　3.4.1力曲線
　3.4.2力調(diào)制模式成像
　參考文獻(xiàn)
第4章　圖像偽跡和測(cè)量誤差
　4.1雙針尖效應(yīng)
　4.2針尖尖銳度的影響
　4.3光學(xué)干涉條紋
　4.4熱漂移
　4.5掃描器性能的影響
　4.6振動(dòng)引起的偽跡
　參考文獻(xiàn)
第5章　表面形貌和表面粗糙度
　5.1表面粗糙度及其AFM測(cè)定
　5.2涂料表面的形貌和粗糙度
　5.3纖維表面的形貌和粗糙度
　5.3.1玻璃纖維的表面
　5.3.2陶瓷纖維的表面
　5.4液晶聚合物的表面結(jié)構(gòu)
　5.5共混聚合物的表面形貌
　5.5.1PS／PMMA表面形貌像
　5.5.2聚合物的摩擦力顯微術(shù)
　5.6微孔材料的表面
　5.7超薄薄膜的觀測(cè)
　5.8納米壓痕試驗(yàn)
　5.8.1實(shí)驗(yàn)技術(shù)和數(shù)據(jù)分析
　5.8.2玻璃纖維表面的彈性模量
　參考文獻(xiàn)
第6章　大分子的觀察與測(cè)量
　6.1生物聚合物大分子
　6.1.1概述
　6.1.2脫氧核糖核酸DNA
　6.1.3多糖和果膠
　6.1.4蛋白質(zhì)
　6.2合成聚合物大分子
　6.2.1概述
　6.2.2嵌段共聚物
　6.2.3星形聚合物
　6.3大分子幾何尺寸和分子量的AFM測(cè)定
　6.3.1幾何尺寸的測(cè)定
　6.3.2分子量的測(cè)定
　6.4基片和大分子試樣準(zhǔn)備
　6.5吸附力及其消除
　參考文獻(xiàn)
第7章　聚集態(tài)的納米結(jié)構(gòu)
　7.1概述
　7.2結(jié)晶態(tài)聚合物
　7.2.1合成聚合物球晶的納米結(jié)構(gòu)
　7.2.2生物聚合物纖維素的納米結(jié)構(gòu)
　7.3取向聚合物
　7.3.1概述
　7.3.2單軸拉伸取向聚合物
　7.3.3雙軸拉伸取向聚合物
　7.3.4局部區(qū)域分子的取向控制
　7.3.5AFM成像技術(shù)參數(shù)的選擇
　7.4聚合物的無(wú)定形成分和結(jié)晶成分
　7.5聚合物共混物的組分分析
　7.5.1雙組分聚合物共混物
　7.5.2多層結(jié)構(gòu)薄膜共混物
　7.5.3共混物的成像模式
　7.5.4共混物AFM觀察的試樣準(zhǔn)備
　7.6嵌段共聚物及其微相分離
　7.6.1嵌段共聚物薄膜的形貌
　7.6.2嵌段共聚物的微相分離
　7.6.3嵌段共聚物的高分辨納米力學(xué)圖
　參考文獻(xiàn)
第8章　熱處理和形變下的微觀結(jié)構(gòu)
　8.1概述
　8.2熱處理嵌段共聚物
　8.3PE和PET的熔融和結(jié)晶
　8.3.1超薄PE薄膜
　8.3.2串型多晶結(jié)構(gòu)
　8.3.3PE單晶的退火過(guò)程
　8.3.4PET的熔融結(jié)晶
　8.4iPP結(jié)晶體的成核和生長(zhǎng)過(guò)程
　8.5PDES的相轉(zhuǎn)變
　8.5.1淬火處理的相轉(zhuǎn)變
　8.5.2緩慢冷卻的相轉(zhuǎn)變和結(jié)晶行為
　8.5.3取向PDES的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變
　8.6變溫臺(tái)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)
　8.7半結(jié)晶聚合物的剪切形變
　8.7.1聚酰胺薄膜的拉伸形變
　8.7.2聚丁烯薄膜的拉伸形變
　8.8半結(jié)晶聚合物的銀紋現(xiàn)象
　8.9應(yīng)變下的結(jié)晶層行為
　參考文獻(xiàn)
第9章　復(fù)合材料和納米材料界面
　9.1概述
　9.1.1界面表征的傳統(tǒng)方法及其局限性
　9.1.2原子力顯微術(shù)和顯微拉曼光譜術(shù)
　9.2碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料
　9.2.1碳纖維表面及其復(fù)合材料界面的形貌
　9.2.2碳纖維的表面處理
　9.2.3環(huán)境對(duì)復(fù)合材料界面的影響
　9.2.4界面區(qū)剛性的AFM測(cè)定
　9.3聚合物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料
　9.3.1界面穿晶層
　9.3.2芳綸／環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料
　9.3.3天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料
　9.4玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料
　9.4.1界面AFM分析的實(shí)驗(yàn)技術(shù)
　9.4.2玻璃纖維的改性表面
　9.4.3基體材料改性對(duì)界面的影響
　9.5界面彈性模量的AFM測(cè)定
　9.6納米復(fù)合材料
　9.6.1納米增強(qiáng)體的分散性
　9.6.2納米增強(qiáng)體對(duì)基體微觀結(jié)構(gòu)的影響
　9.6.3納米尺度力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量
　9.6.4納米尺度纖維體的彈性模量
　9.6.5納米相轉(zhuǎn)變的AFM測(cè)定
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：纖維表面的形貌和粗糙度對(duì)纖維制品的性能有著重要影響，在有些場(chǎng)合會(huì)起到關(guān)鍵作用。這里所述纖維制品包括紡織品和以纖維作為增強(qiáng)劑的復(fù)合材料。增強(qiáng)纖維的表面形貌和粗糙度直接相關(guān)于復(fù)合材料界面結(jié)合的形成機(jī)制和界面性質(zhì)，從而影響復(fù)合材料的整體性能。對(duì)紡織制品則影響到紡織加工工藝性能，例如纖維和紗線的抱合性能，以及制成品的外觀、手感和舒適性等使用性能。因此，在復(fù)合材料和紡織加工中常常對(duì)纖維預(yù)先作某些預(yù)處理，以賦予纖維表面某種給定的形貌或粗糙度。由此可見(jiàn)，對(duì)原始纖維和表面改性纖維表面的形貌和粗糙度定性或定量描述是一個(gè)不可缺少的命題。然而，對(duì)小直徑的纖維表面，定量測(cè)定其粗糙度歷來(lái)被視為難題。AFM的杰出功能使這一難題迎刃而解。玻璃纖維的表面用于復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維常常在材料制備前對(duì)纖維表面作上漿（或稱上膠）處理，以改變纖維原有的表面性質(zhì)（物理或／和化學(xué)性質(zhì)）。合理的上漿將會(huì)引起纖維表面與基體材料發(fā)生合適的相互作用，形成預(yù)定的界面結(jié)構(gòu)和界面性能，以便能賦予制得的復(fù)合材料具有設(shè)計(jì)者所希望的優(yōu)良力學(xué)、物理和化學(xué)性質(zhì)。上漿引起的纖維表面形貌和粗糙度變化是探索界面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)需要考慮的重要因素之一。AFM不僅能給出如同SEM所能給出的形貌圖像，而且能對(duì)表面形貌，例如粗糙度作定量描述。玻璃纖維是目前復(fù)合材料中使用量最大的增強(qiáng)纖維，通常都在制作復(fù)合材料前對(duì)其表面作上漿處理。圖5.6顯示的三維纖維表面形貌圖和表面輪廓示意圖，描述了上漿引起的表面形貌和粗糙度的變化。未上漿的纖維表面[圖5.6（a）]形態(tài)結(jié)構(gòu)單一，相對(duì)平滑。僅能觀察到的結(jié)構(gòu)單元是少許模糊的條紋。這可能來(lái)源于表面吸附的污染物，例如某種有機(jī)物或水。

編輯推薦

《原子力顯微術(shù)及其應(yīng)用》是由化學(xué)工業(yè)出版社出版的。

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