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原子力顯微鏡在薄膜行業(yè)中的應(yīng)用有哪些？

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原子力顯微鏡是一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。

Bruker原子力顯微鏡是一種用于材料科學(xué)領(lǐng)域的分析儀器。

在薄膜技術(shù)中的應(yīng)用隨著膜技術(shù)的蓬勃發(fā)展，人們力圖通過控制膜的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)，改進(jìn)制膜的方法，進(jìn)而提高膜的性能。

在過去的多年的研究中，關(guān)于膜的制備、形態(tài)與性能之間的關(guān)系已經(jīng)做了多方面的嘗試和研究，而且這些嘗試和研究對(duì)于膜的形成與透過機(jī)理都十分有價(jià)值，然而由于過程相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)其中的理解仍然是不夠充分的。

1988 年，當(dāng)原子力顯微鏡發(fā)明以后，為膜表面形態(tài)的研究開啟了一扇新的大門。

原子力顯微鏡在膜技術(shù)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它可以在大氣環(huán)境下和水溶液環(huán)境中研究膜的表面形態(tài)，測(cè)定其孔徑及孔徑分布，還可在電解質(zhì)溶液中測(cè)定膜表面的電荷性質(zhì)，定量測(cè)定膜表面與膠體顆粒之間的相互作用力。

無論在對(duì)哪個(gè)參數(shù)的測(cè)定中， 原子力顯微鏡都顯示了其他方法所沒有的優(yōu)點(diǎn)，因此，其應(yīng)用范圍迅速增長，已經(jīng)迅速變成膜科學(xué)技術(shù)中發(fā)展和研究的基本手段。

用于膜表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征研究的手段方法和很多，如掃描電子顯微鏡、壓汞法、泡點(diǎn)法、氣體吸附-脫附法、熱孔法以及溶質(zhì)透過特性等等。其中只有掃描電子顯微鏡能夠提供直接而又詳細(xì)的資料，如孔形狀和孔徑分布。

它在一段時(shí)期曾是微電子學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)研究工具，它可以分辨出小至幾個(gè)毫微米的細(xì)節(jié)。但是這種顯微鏡要求試樣表面涂覆金屬并在真空中成像，三維分辨能力差，發(fā)射的高能電子可能會(huì)損壞試樣表面而造成測(cè)量偏差。

原子力顯微鏡通過探針在試樣表面來回掃描，生成可達(dá)到原子分辨率水平的圖象，并不苛刻的操作條件（它可以在大氣和液體環(huán)境中操作），以及試樣不需進(jìn)行任何預(yù)處理的特點(diǎn)，其在膜技術(shù)中的應(yīng)用引起了廣泛的興趣。

原子力顯微鏡在膜技術(shù)中的應(yīng)用與研究主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 膜表面結(jié)構(gòu)的觀察與測(cè)定，包括孔結(jié)構(gòu)、孔尺寸、孔徑分布；

2. 膜表面形態(tài)的觀察，確定其表面粗糙度；

3. 膜表面污染時(shí)的變化，以及污染顆粒與膜表面之間的相互作用力，確定其污染程度

4. 膜制備過程中相分離機(jī)理與不同形態(tài)膜表面的之間的關(guān)系。

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