Атомно-силовая микроскопия деформаций полимерных пленок

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АСМ - атомно-силовой микроскоп
ПЭ - полиэтилен
ПЭТФ - полиэтилентерефталат
ПП - полипропилен
ПДМС - полидиметилсилоксан
ПВХ - поливинилхлорид
РМР - регулярный микрорельеф
МНК - метод наименьших квадратов

4
4

1. ВВЕДЕНИЕ
Исследование механических свойств полимерных пленок (измерение модуля Юнга, коэффициента Пуассона и т.д.) является важной практической задачей, связанной с существенными экспериментальными сложностями. Поскольку пленки тонкие и гибкие, для регистрации их деформаций требуются специальные методы. В частности, для исследования деформаций поверхности пленок может быть использована атомно-силовая микроскопия, за которой в последние годы закрепился статус одного из основных методов исследования поверхности твердых тел [1,2]. Ее основное преимущество перед другими видами микроскопии (оптической, электронной, Оже) состоит в том, что она позволяет получить трехмерное изображение, т.е. предоставляет информацию о структуре и микрорельефе поверхности. Хотя этот метод применяется для изучения чрезвычайно широкого класса объектов (макромолекул, биологических объектов, наноструктур), лишь в нескольких работах [3-9] он был использован для прямого изучения деформаций полимеров.
Методика измерения деформаций пленок с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) состоит в следующем. Экспериментально измеряются профили поверхности свободного и нагруженного образцов, затем, исходя из сравнения полученных изображений, описывается деформация образца на микро- и наноуровне. Такая методика представляется чрезвычайно перспективной для изучения распределения локальных напряжений в полимерах. Тем не менее, на настоящий момент объем данных, накопленный с ее помощью крайне мал, отсутствует систематическое описание ее возможностей и спектра применений.
Цель данной работы - реализация методики прямого наблюдения деформаций полимерных пленок при помощи АСМ, и применение ее для исследования различных процессов на деформируемых поверхностях. В...

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[1] Mark A. Poggi, Elizabeth D. Gadsby, Lawrence A. Bottomley, William P.
King, Emin Oroudjev, Helen Hansma Scanning Probe Microscopy // Anal. Chem.,
76 (12), 3429 -3444 (2004)
[2] N. Gadegaard Atomic force microscopy in biology: technology and
techniques // Biotechnic & Histochemistry, 81 (2-3), 87-97 (2006)
[3] Takashi Nishino, Akiko Nozawa, Masaru Kotera, and Katsuhiko Nakamae
In situ observation of surface deformation of polymer films by atomic force
microscopy / / Rev. Sci. Instrum 71, 5, 2094-2096 (2000)
[4] Takashi Nishino, Akiko Nozawa, Masaru Kotera, and Katsuhiko Nakamae
In situ observation of surface deformation of polyimide film // Jou
al of the
Society of Rheology, Japan, 32, 4, 211-214 (2004)
[5] Bharat Bhushan, Prasad S. Mokashi, Tiejun MaA technique to measure
Poisson 's ratio of ultrathin polymeric films using atomic force microscopy // Rev.
Sci. Instrum 74,2, 1043-1047 (2003)
[6] Xiaodong Li, Weijie Xu, Michael A. Sutton, and Michael Mello In Situ
Nanoscale In-Plane Deformation Studies of Ultrathin Polymeric Films During
Tensile Deformation Using Atomic Force Microscopy and Digital Image
Correlation Techniques // IEEE Transactions on Nanotechnology, 6, 1, 4-12
(2007)
[7] Opdahl, A., Somorjai, G.A. Stretched polymer surfaces: Atomic force
microscopy measurement of the surface deformation and surface elastic properties
of stretched polyethylene // Jou
al of Polymer Science, Part B: Polymer Physics
39 (19), 2263-2274 (2001)
[8] Y. Le Diagon, S. Mallarino, and C. Fretignya Particle structuring under the
effect of an uniaxial deformation in soft/hard nanocomposites // Eur. Phys. J. E 22,
77-83 (2007)
[9] M.S. Bobji and B. Bhushan A to mic force microscopy study of the
microcracking magnetic thin films under tension // Scripta mater., 44, 37-42
(2001)
42
[10] Hideyuki Maki, Testuya Sato, Koji Ishibashi Direct Observation of the
Deformation and the Band Gap Change from an Individual Single-Walled Carbon
Nanotube under Uniaxial...