用AFM力曲线技术测定聚合物微球的压缩杨氏模量

材料研究学报, 2014, 28(7): 509-514.

用AFM力曲线技术测定聚合物微球的压缩杨氏模量

1.常州大学材料科学与工程学院常州 213164;上海市纳米科技与产业发展促进中心上海 200237

2.常州大学材料科学与工程学院常州 213164

3.上海市纳米科技与产业发展促进中心上海 200237;中科院上海微系统与信息技术研究所上海 200050

4.上海市纳米科技与产业发展促进中心上海 200237

基金项目: Supported by National Natural Science Foundation of China No.51205032,the Natural Science Foundation of Jiangsu Province of China No.BK2012158,the Shanghai Municipal Natural Science Foundation No.13ZR1436700 and China Postdoctoral Science Foundation No.2013M541535.国家自然科学基金51205032,江苏省自然科学基金BK2012158,上海市自然科学基金13ZR1436700和中国博士后科学基金2013M541535资助项目.

关键词：材料科学基础学科 , 聚苯乙烯微球 , 原子力显微镜 , 压缩杨氏模量 , Hertz模型 , Sneddon模型

Measurement of Compressive Young's Modulus of Polymer Particles Using Atomic Force Microscopy

Keywords： foundational discipline in materials science , polystyrene microspheres , atomic force microscope , compressive Young's modulus , Hertz's model , Sneddon's model

用无皂乳液聚合法制备了粒径为200-500 nm的单分散聚苯乙烯(PS)微球.依靠正负电荷间作用力将样品分散在经过亲水处理的硅热氧化片刚性衬底上,借助原子力显微镜纳米压痕技术测定了PS颗粒样品的力学性质;依据样品的力-位移曲线,根据弹性力学接触模型,计算出PS微球样品的压缩杨氏模量为2-3 GPa (Hertz模型)和2-6 GPa (Sneddon模型).结果表明,微球样品的杨氏模量计算值略低于PS块体材料,且随着粒径的增加而缓慢增大.Hertz模型更适于计算本文制备的亚微米级PS微球的压缩杨氏模量.

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