基于掃描探針的軟材料靜-動態(tài)力學性質測量.pdf

1、本論文利用掃描探針技術研究了兩種軟材料的靜態(tài)和動態(tài)力學性質。對于聚合物微膠囊和導電納米顆粒/硅橡膠復合薄膜兩種軟材料分別測量了靜態(tài)彈性和動態(tài)粘彈性性質。比較不同剛度探針的力曲線，研究了用探針方法測量微囊靜態(tài)彈性的方法，得到影響其測量精度的因素，獲得了微囊殼體多層薄膜材料的彈性模量；用交流電壓驅動導電探針的方法，測量了微囊在動態(tài)載荷下的響應，得到探針/微囊在導電探針作用下的振動頻譜和振動信號的功率譜密度，獲得微囊變形的粘彈性譜。

2、首先比較了不同環(huán)境下不同表面狀態(tài)的探針所受表面吸附力的大小，分析其對測量結果的影響。將Au探針和在Au表面組裝18硫醇分子的探針分別在水溶液和空氣環(huán)境下進行力曲線測量，測量了水溶液和自組裝分子的探針對基底與探針之間的范德華力和毛細力降低的效果。 用層層吸附的方法制備出大小和厚度較為均一的，直徑為6um左右，壁厚為30hm的聚合物空心微膠囊，利用原子力顯微鏡研究了微膠囊的靜態(tài)彈性模量和動態(tài)粘彈性質。實驗中用不同剛度的探針進行測量結

3、果的比較，得到了探針剛度對載荷/真實形變間關系的影響，從而獲得了對特定軟材料最合適的探針剛度。在動態(tài)測量粘彈性過程中，建立了用靜電力測量軟材料粘彈性的方法，通過標定、擬合、計算，可以精確地得到低模量材料在納牛頓載荷下低頻力學響應，得到不同頻率下的粘滯系數譜。 制備了大小為4nm左右的氧化釕納米顆粒，并將其與液體硅橡膠復合成導電硅橡膠。用原子力顯微鏡定量性地測量它的靜態(tài)彈性性質和動態(tài)粘彈性質，實現了該測量方法在軟材料復合體系中的應