原子力显微镜在膜研究中的应用与展望-论文.pdf

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1、现代科学仪器第1期2013年2月·38ModernScientificInstrumentsNO．1Feb．20l3原子力显微镜在膜研究中的应用与展望龚燕飞聂宏林(’陕西职业技术学院陕西西安710100；陕西中圣环境科技发展有限公司陕西西安710054)摘要原子力显微镜(AFM)以其无可比拟的优势在膜科学领域中得到了广泛的应用。它不仅可以在空气，液体等不同环境中获得膜的表面三维形貌，同时还能定量地研究膜表面的粗糙度、膜孔结构，并且能用力曲线来评价膜污染机制。本文简介了原子力显微镜的的工作原理，并结合近年来原子力显微镜在膜研究中的发展，对其在膜表面表征、膜污染研究等重要方面进行了

2、举例介绍。关键词原子力显微镜；聚合物膜；表面形貌；力曲线中图分类号TH742TheApplicationofAFMinMembraneScienceandItsExpectationOutlookGongYanfei，NieHonglin(ShaanxiInstituteofIndustryTechnology’710100；ShaanxiZhongshengEnvironmentalScienceandTechnologyDevelopmentCo．Ltd，710054)AbstraetAFM(Atomicforcemicroscopy)hasbeenwidelyapplie

3、dinmembranesciencebecauseofitsoutstandingadvantage．Itcouldgetthethree．dimensionalmorphologyofmembranesurfaceinair,liquidandotherenvironments．Anditcouldquantitativelygettheroughnessandporestructureofmembrane．Moreover,itcouldevaluatemembranefoulingbyforcecurve．Thispapergivesanintroductionofits

4、principle．andtheapplicationsofAFMinmembranescienceinrecentyears，suchasmorphologyofmembranesurfaceandmembranefouling．KeywordsAtomicforcemicroscopy；Polymermembrane；Surfacemorphology；Forcecurve原子力显微镜(Atomicforcemicroscopy，针作为传感器，利用压电陶瓷扫描器及反馈电子线AFM)自1986年首次发明并投入商业应用⋯，从此，路在接近样品表面处控制探针相对于样品的扫描及人们可

5、以在原子、分子水平对样品表面进行表征，并定位特性，通过探测针尖尖端原子与样品表面原子且因其不受样品导电性限制，可以在空气和液态等之间的作用力引起的微悬臂弯曲形变来获得样品表不同环境中进行成像等优点，在高分子材料，纳米材面形貌的三维结构信息以及其它各种相关性质，样料等领域中获得了广泛的应用。品间距的关系如图1所示。膜分离技术是一项新兴的技术，在过去的几排斥十年里，发展非常迅猛，广泛用于食品、饮料、环保、医学等领域中，在长期的膜应用过程中，研究者发现膜性能很大程度上受膜结构的影响。1988年，Albercht等首次用于聚合物膜表面的研究，AFM为膜表面研究提供了一个有力的手段，它不

6、仅可以在空气，液体等不同环境中获得膜的高分辨率的表面三维形貌，同时还能定量地研究膜表面的粗糙度、膜孔结构，并且能用力曲线来评价膜污染机制。本文结合作者的研究工作对原子力显微镜及其吸哼在膜领域研究与表征工作中的应用进行综述。图1作用力与针尖样品间距的关系1AFM工作原理AFM除了能获得样品表面形貌数据之外，还原子力显微镜以带有尖锐微小针尖的微悬臂探可以通过测量针尖与样品间距离的关系曲线获得收稿13期：2012-0721作者简介：龚燕I毛，(1983一)，女，陕西职业技术学院助教，从事水处理及环境影响评价相关研究·40ModemScientificInstrumentsNo．1Fe

7、b．2013膜孔的表征在膜工艺研究中对膜的性能特别重入一个新的台阶。要，Kim，Fritzsche等“都对比了SEM，AFM这参考文献两种测试方法对聚砜膜的膜孔表征情况，研究发现由AFM得到的表面孔尺寸较大。Bowen等用【l】BinnigG，QuateCF，GerberC．AtomicForceMicro-scope[J】．PhysRevLett，1986，56(9)：930-933非接触模式的AFM测试了8个截留相对分子质量【2】牛木，辰男．HOSHIO，Atomicforcemicro