基于掃描探針的軟材料靜-動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)測(cè)量.pdf

1、本論文利用掃描探針技術(shù)研究了兩種軟材料的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)。對(duì)于聚合物微膠囊和導(dǎo)電納米顆粒/硅橡膠復(fù)合薄膜兩種軟材料分別測(cè)量了靜態(tài)彈性和動(dòng)態(tài)粘彈性性質(zhì)。比較不同剛度探針的力曲線，研究了用探針?lè)椒y(cè)量微囊靜態(tài)彈性的方法，得到影響其測(cè)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(qū)動(dòng)導(dǎo)電探針的方法，測(cè)量了微囊在動(dòng)態(tài)載荷下的響應(yīng)，得到探針/微囊在導(dǎo)電探針作用下的振動(dòng)頻譜和振動(dòng)信號(hào)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?biāo)鼙砻嫖搅Φ拇笮。治銎鋵?duì)測(cè)量結(jié)果的影響。將Au探針和在Au表面組裝18硫醇分子的探針?lè)謩e在水溶液和空氣環(huán)境下進(jìn)行力曲線測(cè)量，測(cè)量了水溶液和自組裝分子的探針對(duì)基底與探針之間的范德華力和毛細(xì)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(dòng)態(tài)粘彈性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)中用不同剛度的探針進(jìn)行測(cè)量結(jié)

3、果的比較，得到了探針剛度對(duì)載荷/真實(shí)形變間關(guān)系的影響，從而獲得了對(duì)特定軟材料最合適的探針剛度。在動(dòng)態(tài)測(cè)量粘彈性過(guò)程中，建立了用靜電力測(cè)量軟材料粘彈性的方法，通過(guò)標(biāo)定、擬合、計(jì)算，可以精確地得到低模量材料在納牛頓載荷下低頻力學(xué)響應(yīng)，得到不同頻率下的粘滯系數(shù)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(fù)合成導(dǎo)電硅橡膠。用原子力顯微鏡定量性地測(cè)量它的靜態(tài)彈性性質(zhì)和動(dòng)態(tài)粘彈性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了該測(cè)量方法在軟材料復(fù)合體系中的應(yīng)