sem在高分子结构研究中的应用

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1、SEM在高分子结构研究中的应用摘要:讨论了扫描电子显微镜(SEM)在高分子材料研究中的应用。说明sem在高分子材料的微观结构形态分析、界面控制、断裂机制、增韧机理等研究中发挥着举足轻重的作用。关键词:扫描电子显微镜;高分子材料;界面形态增韧机理　一SEM的工作原理及特点扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscope)，简称SEM，是一种大型的分析仪器，是30年代中期发展起来的一种新型电镜，是一种多功能的电子显微分析仪器，主要功能是对固态物质的形貌显微分析和对常规成分的微区分析，广泛应用于化工、材料、医药、生物、矿产、司法等领

2、域。扫描电镜所能显示各种图像的依据是电子与物质的相互作用，当高能入射电子束轰击样品表面，由于入射电子柬与样晶间的相互作用，将有99%上的入射电子能量转变成样品热能。约1%的入射电子能量，将从样品中激发出各种有用的信息，包括二次电子、透射电子、俄歇电子、x射线等不同的信息，反映样品本身不同的物理、化学性质扫描电镜的功能就是根据不同信息产生的机理，采用不同的信息检则器，以实现选择检测扫描电镜的图像。SEM是由电子光学系统和显示系统组成。电子光学系统是由电子枪、磁透镜、扫描线圈以及样品室组成；显示系统包括信号的收集、放大、处理、显示与记录部分。从电子枪

3、灯丝发出直径约20一30um的电子束，受到阳极1—40kV高压的加速射向镜筒，经过聚光镜和物镜的会聚作用，缩小成直径约八—纳米的狭窄电子束射到样品上。电子柬与样品的相互作用将产生多种反射电子信号，包括二次电子、背散射电子、俄歇电子等，其中最重要的是二次电子，经信号收集器收集、放大、处理，最终将样品形貌显示在显示器上。扫描电子显微镜相对于光学显微镜、透射电子显微镜有—些极有价值的特点。首先，它能在很大的放大倍数范围工作，从几倍到几十万倍，相当于从光学放大镜到透射电镜的放大范围。并且具有很高的分辨率，可达l一3nm；其次。它具有很大的焦深，300倍于

4、光学显微镜，因而对于复杂而粗糙的样品表面，仍然可得到清晰聚焦的图像．图像立体感强．易于分析；再次，样品制备较简单，对于材料样品仅需简单的清洁、镀膜即可观察，并且对样品的尺寸要求很低，操作十分简单。二sem在聚合物界面形态及表面改性处理研究中的应用观察界面形态聚合物的表面物理形态和化学结构是决定材料性能的基本因素，也是影响聚合物的表面的摩擦性能、光学性能、吸水性和生物相容性等性能的主要因素。用扫描电镜观察、分析聚合物表面形貌特征。样品喷金后可直接放入样品室进行观察。根据聚合物的微观结构不同，即不同形态特征区分各种聚合物，同时聚合物表面的各种元素产生

5、具有不同能量的特征X射线，分析这些X射线的能量就可知道组成的元素，可看出各种聚合物微量元素成分的差别，从这两方面对聚合物进行种属鉴定和聚合物鉴别，在鉴别基础上可通过荧光屏准确地测定各类聚合物的尺寸和形态，得出各类聚合物的定量分析。还可应用电镜观察聚合物结构特征、聚合物排列形态、聚合物表面分布等项目来分析聚合物的物理机械性质、耐磨、染色性能。  　　表面改性处理的研究   表面改性处理的手段主要包括化学氧化法、低温等离子体改性、辐射接枝法等。经过改性处理的聚合物可用SEM和EDS来观察其微观结构组成以及表面化学成分、浓度分布，这样就可以用它测定聚合

6、物接触表面上的沉积物以及由于磨损、刻蚀、沉淀、辐射等而导致的表面性质的变化。还可以为评定材料表面性质的专家提供相关的技术支持。对研究改性的生产工艺，开发新用途都具有重要的意义。。三sem在聚合物的增韧机理研究中的应用　　高分子聚合物的断裂一般分为脆性断裂和韧性断裂。脆性断裂的断面较光滑而韧性断裂的断面较粗糙,聚合物的增韧就是把聚合物的断裂方式由脆性断裂转变为韧性断裂,使聚合物在受到拉伸时有较高的断裂伸长率,在受到冲击时不易破坏。扫描电镜的大场深和大视场可清晰显示聚合物断裂的三维形貌，而在较高放大倍数下又能观察断裂面局部区域的微细结构，这种图像有助

7、于研究裂缝的产生、发展以及寻找裂缝源。利用扫描电镜观察、分析材料的断口特征，对断裂机理分析归类，明确断裂类型，其次是对裂纹源位置和扩展方向的判定，可根据断口学原理判断断裂性质，追溯断裂原因，调查断裂是跟原材料质量有关还是跟后续加工或使用情况有关等等。减少缺陷数目和尺寸，改善聚合物性能。有的型号的扫描电镜带有较大拉力的拉伸台装置，这就为研究聚合物断裂过程的动态过程提供了很大的方便。可用来研究聚合物的机械力学性能等。在试样拉伸的同时既可以直接观察裂纹的萌生及扩展与纤维显微组织之间的关系，又可以连续记录下来，为高分子材料研究提供最直接的证据。张会轩等用

8、SEM研究了低胶ABS树脂与PVC树脂共混制得PVC的增韧机理,发现冲击断面周围应力发白区域内发生了空洞化,由此提出PVC的增韧机理是橡