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Universität Ulm, Abteilung Experimentelle Physik

AFM an Polymeren und Polymermischungen

Teilprojekt C10 des Sonderforschungsbereiches 239

Häufig werden die Eigenschaften von Polymergemischen oder gefüllten Polymeren durch die Verteilung der Komponenten in der Submikrometerskala bestimmt. Klassische Untersuchungsmethoden wie die optische Mikroskopie oder die Elektronenmikroskopie können bei gewissen Systemen nur bedingt zu aussagekräftigen Ergebnissen führen. Einerseits hat die optische Mikroskopie keine genügende Ortsauflösung; zudem ist gerade bei ähnlichen Polymerkomponenten in einer Mischung der Kontrast zu gering. Andererseits bewirkt eine längere Abbildung in einem Elektronenmikroskop eine Strahlenschädigung der Probe. Es ist deshalb wünschenswert, daß materialempfindliche Untersuchungsmethoden mit einer Auflösung von einem Nanometer oder besser zur Verfügung stehen. Mechanische Eigenschaften nanostrukturierter Systeme können zu ihrer Charakterisierung verwendet werden. Dazu werden die Materialeigenschaften lokal durch ein modifiziertes Kraftmikroskop abgetastet. Durch ein Anlegen von Kräften parallel oder senkrecht zur Probenoberfläche und durch eine Messung der statischen und dynamischen Kraftkomponenten können neben Reibungskoeffizienten auch der Elastizitätsmodul sowie der Schubmodul bestimmt werden. Durch eine systematische kraftmikroskopische Untersuchung von Oligomeren, Polymeren und Polymersystemen (Bsp. Polystyrol/PMMA, PE, PTFE), die durch andere Meßmethoden gut charakterisiert sind, soll die Grundlage für neuartige quantitative Messungen von Polymermischungen auf einer Nanometerskala erarbeitet werden.

Bei Messungen auf weichen Proben tritt das Problem auf, daß die Probe beim Messen durch laterale Kräfte deformiert wird. Bei bestimmten Bedingungen wird ein Streifenmuster auf der Probe induziert. Dies kann mit einem neuartigen Meßmodus, dem Pulsed Force Mode, vermieden werden. Als weiterer Vorteil dieses Modus verschmutzen die Spitzen der Kraftmikroskopiebalken nicht so schnell.

Messungen der elastischen Eigenschaften zeigen einen deutlichen Kontrast bei inhomogenen Proben mit lokal unterschiedlichen elastischen Eigenschaften, wie hier dünne PMMA-Stege auf einem Glassubstrat.

Siehe auch
AFM beim Verstrecken von Polymeren
Kraftmikroskopie

Prof. Dr. Othmar. Marti

Dr. Sabine Hild

Jürgen Staud

 



 
  
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Othmar Marti
 Last modified: Montag, 11. November 2002