聚合物具有許多用途:單體的工程組合會產生無限數量的具有不同性質的分子,這些性質由分子的化學組成和結構決定。分子的組成對聚合物暴露于不同外力時的行為有很大影響。在這篇文章中,您將通過實例了解如何用掃描電鏡(SEM)提供超出預期的結果。
熱塑性聚合物的特性及其在掃描電鏡下的性能研究
首先,將重點介紹掃描電鏡(SEM)會提供哪些熱塑聚合物的信息。
熱塑聚合物具有線性的化學結構,與分子通過弱相互作用結合在一起。當聚合物被加熱時,很容易斷裂,導致材料變形。而熱塑聚合物具有良好的抗高溫性能,并且,具有很高的化學惰性和耐磨性。
熱塑性聚合物可以進行不同類型的工業加工,例如,印刷或擠壓,使它們成為復雜形狀物品的材料。
圖1: 熔噴纖維的掃描電鏡(SEM)圖像。在這個放大倍數下,可以很容易地測量纖維的直徑。
舉例說明其應用,熱塑性聚合物廣泛用于纖維,電器和電子部件,包裝薄膜的生產,但也用于日常使用的物品,例如烤箱廚具。不僅可以使用掃描電鏡(SEM)來研究它們的性能和質量,而且也可以改進工藝并研究不同的應力如何影響這些材料。
聚合物性質:掃描電鏡(SEM)告訴您聚合物是什么?
通過磨損試驗,仔細觀察聚合物表面可以顯示施加在材料上的應力的真實結果。為生產鏈的末端進一步開發材料或進行質量控制提供了可行性。
在這種情況下,通過立體重建或陰影顯形進行粗糙度分析是一項有趣的技術,可以幫助研究人員測量材料劃痕的深度。
圖2:蠟的掃描電鏡(SEM)圖像。掃描電鏡( SEM)和能譜(EDS)分析被用來檢測顆粒在聚合物矩陣中的分布和組成。
圖3:用掃描電鏡(SEM)觀察半導體可以容易地檢測和發現生產中的缺陷。
在高倍率拍攝的照片中,可以非常地測量纖維和顆粒的直徑。通過流體動力學性質,可以提供不同種類的信息,捕獲在過濾器中的zui大粒度,分析粉末如何較好地分散在溶液中 。
自動化程序也可用于控制掃描電鏡(SEM)自動收集樣本圖片并測量重要參數,直徑,軸尺寸,高寬比或面積 。這些結果可輕松快速地提供大量數據,節省了寶貴的時間,研究人員可以以更或更有創造性的方式進行工作。
掃描電鏡(SEM)如何幫助改進 3D 打印等制造工藝
掃描電鏡(SEM)也可以用來研究新的、趨勢化的制造過程,例如 3D 打印, 聚合物被擠壓和操縱以創建數字 3D 繪圖的真實版本??梢詫Υ蛴〖姆直媛屎唾|量,以及打印機本身的組件進行測量和調查,以提升 3D 打印設備的性能表現。
圖4:3D打印兔子的掃描電鏡(SEM)圖像。使用掃描電鏡(SEM)來研究物體的缺陷。
聚合物和EDS
在分析薄膜中的顆粒分布時,了解不同相的成分分布可以幫助改善分散過程。這種分析可以很容易地通過能譜儀(EDX或EDS)執行 —— 掃描電鏡(SEM)上zui常用的微量分析技術。幾秒鐘內,化學成分的分析樣本可以顯示在屏幕上。
如何在掃描電鏡中觀察聚合物
用電子顯微鏡分析聚合物引發了不同的問題。但由于聚合物行業是掃描電鏡(SEM)用戶中zui大的參與者之一,許多簡單的解決方案可用于獲得所需的結果 。
例如,掃描電鏡(SEM)以*的電壓對樣品上的電子成像。另一方面,電流強度非常小以避免損壞樣品。zui重要的是,觀察到的樣品必須處于高真空的密閉環境中。這可能會導致材料檢測的多種后果,取決于其化學和物理抗性。
主要問題是電子在樣品表面上積聚,產生充電效應。這個問題可以通過建立一個連接材料表面的導電橋梁來避免,而與之連接的設備部件是接地電位。
一個更容易的操作是根據材料規格改變掃描電鏡的真空度,用低真空觀察。
zui后,是選擇濺射鍍膜設備,可以用金薄層或其他導電材料覆蓋材料。使其適用于掃描電鏡(SEM)分析,避免過度改變樣品的結構。
聚合物通常是非常敏感的材料。電子束會損壞它們,尤其在施加很高電壓時。事實上,掃描電鏡發出的電子可以與分子結合,相互作用并破壞它們。飛納臺式掃描電鏡(SEM)提供低發射電流選項,可以在不損壞樣品的情況下成像樣品。
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