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如何用扫描电镜研究聚合物的特性,性质和用途

 发布时间:2018-05-30 点击量:3448

聚合物具有许多用途:单体的工程组合会产生无限数量的具有不同性质的分子,这些性质由分子的化学组成和结构决定。分子的组成对聚合物暴露于不同外力时的行为有很大影响。在这篇文章中,您将通过实例了解如何用扫描电镜(SEM)提供超出预期的结果。

 

热塑性聚合物的特性及其在扫描电镜下的性能研究

 

首先,将重点介绍扫描电镜(SEM)会提供哪些热塑聚合物的信息。

 

热塑聚合物具有线性的化学结构,与分子通过弱相互作用结合在一起。当聚合物被加热时,很容易断裂,导致材料变形。而热塑聚合物具有良好的抗高温性能,并且,具有很高的化学惰性和耐磨性。

 

热塑性聚合物可以进行不同类型的工业加工,例如,印刷或挤压,使它们成为复杂形状物品的材料。

 

图1:   熔喷纤维的扫描电镜(SEM)图像。在这个放大倍数下,可以很容易地测量纤维的直径。

 

举例说明其应用,热塑性聚合物广泛用于纤维,电器和电子部件,包装薄膜的生产,但也用于日常使用的物品,例如烤箱厨具。不仅可以使用扫描电镜(SEM)来研究它们的性能和质量,而且也可以改进工艺并研究不同的应力如何影响这些材料。

 

聚合物性质:扫描电镜(SEM)告诉您聚合物是什么?

 

通过磨损试验,仔细观察聚合物表面可以显示施加在材料上的应力的真实结果。为生产链的末端进一步开发材料或进行质量控制提供了可行性。

 

在这种情况下,通过立体重建或阴影显形进行粗糙度分析是一项有趣的技术,可以帮助研究人员测量材料划痕的深度。

 

图2:蜡的扫描电镜(SEM)图像。扫描电镜( SEM)和能谱(EDS)分析被用来检测颗粒在聚合物矩阵中的分布和组成。

 

图3:用扫描电镜(SEM)观察半导体可以容易地检测和发现生产中的缺陷。

 

在高倍率拍摄的照片中,可以非常地测量纤维和颗粒的直径。通过流体动力学性质,可以提供不同种类的信息,捕获在过滤器中的zui大粒度,分析粉末如何较好地分散在溶液中 。

 

自动化程序也可用于控制扫描电镜(SEM)自动收集样本图片并测量重要参数,直径,轴尺寸,高宽比或面积 。这些结果可轻松快速地提供大量数据,节省了宝贵的时间,研究人员可以以更或更有创造性的方式进行工作。

 

扫描电镜(SEM)如何帮助改进 3D 打印等制造工艺

 

扫描电镜(SEM)也可以用来研究新的、趋势化的制造过程,例如 3D 打印, 聚合物被挤压和操纵以创建数字 3D 绘图的真实版本。可以对打印件的分辨率和质量,以及打印机本身的组件进行测量和调查,以提升 3D 打印设备的性能表现。

 

图4:3D打印兔子的扫描电镜(SEM)图像。使用扫描电镜(SEM)来研究物体的缺陷。

 

聚合物和EDS

 

在分析薄膜中的颗粒分布时,了解不同相的成分分布可以帮助改善分散过程。这种分析可以很容易地通过能谱仪(EDX或EDS)执行 —— 扫描电镜(SEM)上zui常用的微量分析技术。几秒钟内,化学成分的分析样本可以显示在屏幕上。

 

如何在扫描电镜中观察聚合物

 

用电子显微镜分析聚合物引发了不同的问题。但由于聚合物行业是扫描电镜(SEM)用户中zui大的参与者之一,许多简单的解决方案可用于获得所需的结果 。

 

例如,扫描电镜(SEM)以*的电压对样品上的电子成像。另一方面,电流强度非常小以避免损坏样品。zui重要的是,观察到的样品必须处于高真空的密闭环境中。这可能会导致材料检测的多种后果,取决于其化学和物理抗性。

 

主要问题是电子在样品表面上积聚,产生充电效应。这个问题可以通过建立一个连接材料表面的导电桥梁来避免,而与之连接的设备部件是接地电位。

 

一个更容易的操作是根据材料规格改变扫描电镜的真空度,用低真空观察。

 

zui后,是选择溅射镀膜设备,可以用金薄层或其他导电材料覆盖材料。使其适用于扫描电镜(SEM)分析,避免过度改变样品的结构。

 

聚合物通常是非常敏感的材料。电子束会损坏它们,尤其在施加很高电压时。事实上,扫描电镜发出的电子可以与分子结合,相互作用并破坏它们。飞纳台式扫描电镜(SEM)提供低发射电流选项,可以在不损坏样品的情况下成像样品。

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