原子力显微镜技术在纺织化学与染整中的应用

《原子力显微镜技术在纺织化学与染整中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、原子力显微镜技术在纺织化学与染整中的应用0720302008王晓芳www.themegallery.com原子力显微镜技术原理原子力显微镜技术在染整中的应用展望及参考文献一二三Contentswww.themegallery.com一、原子力显微镜技术原理工作原理系统构造工作模式AtomicForceMicroscopewww.themegallery.com1、AFM的系统构造图示力检测位置检测反馈系统www.themegallery.com2、AFM的工作原理原子力显微镜是以针尖与样品之间的原子之间的范德华力作用来呈现样品表面特性的。1、当探针在样品表面扫描时，探针与样品

2、表面原子间的排斥力、吸引力会使微悬臂轻微变形；2、一束激光照射在微悬臂的末端，经微悬臂的背面反射到光电检测器，激光的反射光的位置会因悬臂摆动改变，造成偏移量；具体如何呈现的呢www.themegallery.com2、AFM的工作原理3、激光光斑位置探测器（PSPD）对落在四个象限的光强进行计算，将偏移量记录下，并转换成电信号；4、反馈回路根据检测器的信号与预置值的差值，不断调整针尖与样品之间的距离，并且保持针尖与样品之间的作用力不变，就可以得到表面形貌像。这种测量模式称为恒力模式。当已知样品表面非常平滑时，可以采用恒高模式进行扫描，即针尖与样品之间距离保持恒定，这时针尖与样

3、品之间的作用力大小直接反映了表面的形貌图像。www.themegallery.com3、AFM的工作模式工作模式是按照针尖与样品之间的作用力形式来分类的，针尖与样品之间的各种相互作用力可以概括为短程排斥力和长程吸引力。作用力与针尖与样品间距的关系如图：www.themegallery.com3、AFM的工作模式针尖始终与样品保持接触，悬臂施加在针尖上的力有可能破坏试样的表面结构，不易对柔嫩物体表面扫描。悬臂在距离试样表面上方振荡，样品不会被破坏，针尖也不会被污染，特别适合于研究柔嫩物体的表面。悬臂在试样表面上方以其共振频率振荡，针尖仅是周期性短暂地接触/敲击样品表面，适合于分

4、析研究柔软、粘性和脆性的样品非接触模式敲击模式接触模式a-b段c-d段www.themegallery.com二、AFM在纺织化学与染整中的应用AFM在纺织化学与染整中的应用AFM在染整加工对象中的应用AFM在染整加工工艺中的应用www.themegallery.com（一）AFM在染整加工对象中的应用着色剂助剂纤维材料www.themegallery.com1、AFM在纤维材料方面的应用纤维纤维表面微摩擦性能的研究纤维复合材料界面特性的研究纤维微结构的表征纤维薄膜的表征www.themegallery.com（1）纤维微观结构的表征1、王禄山，高培基[3]等利用原子力显微镜

5、对棉纤维表面立体结构进行直接观察分析，确证了微纤丝聚集排列方式的多样性。2、余雁，江泽慧[4]等利用原子力显微镜对毛竹纤维的微纤丝取向进行了高分辨观察。3、华坚，范仲勇[6]等利用AFM对一种天然纳米纤维捕鸟蛛丝的物理化学结构进行了表征，所得图像显示，蜘蛛丝表面在纵向和横向上波动，并可见到表面横向沟槽在一定长度内的周期性分布。4、吉晓江，田云飞[8]等用原子力显微镜在纤维水平上对皮革胶原纤维的精细结构进行了研究，并进行了系统描述和量化表征。www.themegallery.com（2）纤维表面微摩擦性能的研究利用AFM针尖对样品表面进行扫描,来模拟在微摩擦中存在的点面接触的情

6、况。1、李学峰，李伟敏[10]等运用原子力显微镜对材料表面微摩擦性能研究进展进行了探讨，发现摩擦力与表面形貌呈现相同的周期性，随表面湿度增加先增大后减小，并与表面分子基团类型、相对滑动速度、表面势的改变有很大关系。2、为了更好的了解悬浮纸浆纤维之间的相互作用力，Zauscher[11]利用AFM测得了在聚电解质溶液中纤维间的摩擦作用力。www.themegallery.com（3）纤维薄膜的表征郑桂芬，陈建勇[12]等采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2复合丝素膜，并用AFM对其进行表征，发现纳米TiO2均匀地分散在丝素膜中；纳米粒子与丝素形成了分子间氢键，导致丝素分子的重排。徐

7、文正，魏取福[14]等对丙纶表面沉积的纳米薄膜进行原子力显微镜分析，观察纤维基材及三种纳米薄膜沉积在纤维表面的微观结构。www.themegallery.com（4）纤维复合材料界面特性的研究傅宏俊，黄玉东，刘丽[15]采用原子力显微镜以力调制模式研究了单向碳纤维/聚芳基乙炔(CF/PAA)复合材料横截面的表面形貌和硬度，得到了材料中各相的形态、分布和相对硬度等信息。通过对硬度图像进行统计学分析，得到材料表面硬度分布直方图。www.themegallery.com2、AFM在着色剂方面的应用印染用着色剂