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复合材料薄膜形貌及团簇分类

近十年来,随着纳米科学及纳米技术的发展与应用,特定结构和性能的纳米材料吸引了众多的研究与投入。同时,纳米结构材料及纳米复合材料也越来越多的应用到各种现有或是新兴的技术领域。特别的,由纳米级金属颗粒镶嵌于高分子基体构成的纳米复合材料,具有特殊的功能性质,吸引着众多的研究。另外,金属/等离子体高分子薄膜结构的纳米复合材料,也通过金属团簇沉积和等离子体聚合(Ar/正己烷混合物)同时进行的方式制备获得。通过使用MIRA3 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)的STEM扫描模式和Particles软件模块进行团簇分级,很好的表征了上述薄膜的结构和形貌。

通过观察得知,纳米结构金属团簇膜层与基体的附着力较差,这被公认为是影响到这种材料未来应用的主要问题之一。为解决此问题,纳米级金属团簇被嵌入高分子基体内。这种嵌入式纳米复合材料薄膜的制备过程为,按设计放置金属纳米团簇与高分子基体的两个独立源头,然后同时沉积到基板上。

使用平面磁控管(Haberland概念)的气体聚集源技术,是制备纳米金属团簇的主要方法。选择银靶材作为金属源,配有石墨靶材的射频平面磁控管用于完成等离子聚合过程,在Ar/正己烷混气体混合物介质内进行,所用恒定功率为20W

结论

一般的,透射电子显微镜(TEM)被用来进行纳米复合材料团簇薄膜的形貌和结构表征。然而,此例中通过使用STEM探头明场像表明,对某些特定厚度的纳米复合材料薄膜,扫描电子显微镜(SEM)也能很好的完成其分析表征工作。此外,专门进行颗粒物分析的Particles软件模块,能够轻松实现团簇分类后的数据统计分析。

使用的设备为:

FERA3 GM

FERA3 GM是一款由计算机完全控制的Xe等离子聚焦离子束(i-FIB)场发射扫描电子显微镜,可选配气体注入系统 (GIS),可在高真空和低真空模式下工作,其具有突出的光学性能、清晰的数字化图像、成熟和用户界面友好的SEM/FIB/GIS操作软件等特点。基于Windows™平台的操作软件提供了简单的电镜操作和图像采集,可以保存标准文件格式的图片,可以对图像进行管理、处理和测量,实现了电镜的自动设...