Прыжковая АСМ – картирование модуля упругости
Картирование модуля упругости несмешивающихся полимерных смесей
Исследование связи между морфологией многокомпонентных материалов и их характеристиками является важным вопросом характеризации современных материалов. В последние два десятилетия композиционное картирование гетерогенных полимерных материалов с помощью АСМ выполнялось с использованием метода отображения фазы. Последние выявляют различия компонентов, выражающиеся в изменении энергии, рассеиваемой зондом, взаимодействующим с этими компонентами.
Однако корреляция между фазовыми изменениями и конкретными свойствами образца, такими как модуль упругости, адгезия и вязкоупругость, не установлена. Даже через двадцать лет после появления фазовой визуализации ее интерпретация остается нерешенной проблемой. Для практических целей исследователи использовали табличную зависимость между фазовым сдвигом и жесткостью компонентов, полученную в результате исследований модельных систем, в которых соотношение компонентов варьировалось систематическим образом.
С расширением применения метода HybriD наблюдается определенный прогресс. Мы продемонстрируем использование карт модуля упругости для композиционной визуализации гетерогенных полимерных материалов в исследованиях нескольких смесей, содержащих PS.
Анализ представленных результатов, полученных на смеси PS/PBd, показал, что вдавленные домены, внедренные в матрицу, демонстрируют гораздо меньший модуль упругости на карте, записанной при силе 6 нН. Профиль по доменам показывает, что их модуль находится в диапазоне десятков МПа, что значительно меньше модуля матрицы (2,5 ГПа). Эти значения близки к макроскопическим модулям PS и PBd [1] . Следовательно, мы относим домены к PBd, а матрицу - к PS.
[1] J. Wen “Some mechanical properties of typical polymer-based composites”” in “Physical Properties of Polymers”, ed. J. Mark (2007)p. 487.