扫描探针显微镜在橡胶内部结构研究中的应用

在橡胶中加入一些纳米填充剂可起到补强、增容和增加其它一些特殊功能的作用，如加碳黑纳米颗粒可起到提高橡胶的定伸应力和拉伸强度等力学性能[5]。 炭黑对橡胶的补强作用是由炭黑特有的基本性质决定的，炭黑粒子越细，在橡胶本体中的分布越均匀，补强性越好。实验证明，炭黑比表面积大于50 m2·g - 1时才能有较好的补强性，即炭黑粒径小于50 nm时，聚集体进入硫化胶的交联网络之间，橡胶分子才能充分吸附在炭黑粒子表面，并牢固地结合在一起[6]。利用扫描探针显微镜扫描橡胶断面可以观察到纳米粒子在橡胶本体中的分布镶锲状况。图10是加入填充剂的橡胶的AFM图，图中可以清晰地看到大量纳米颗粒分散在大的橡胶颗粒周边。而图11则是未加纳米填充剂的橡胶截面的对比图，看不到镶锲的纳米粒子。原子力显微镜的样品基本不需预处理，不必象扫描电子显微镜(scanning electron microscope ,  SEM)那样先镀一层导电膜，维持了样品的原貌，这对于纳米级颗粒的测量具有重要的意义。

当样品中所加的纳米材料的高度较小时，使用扫描电镜会由于其景深太小而不能得到清晰的图像，如图13所示，为橡胶中加入蒙脱土纳米颗粒的SEM图，由于橡胶中所加的蒙脱土的高度很小，其SEM图像几乎看不到，这时，AFM图像却能把截面上最高为7nm，最低不到1nm的蒙脱土的形貌清晰地显示出来，如图12所示，这充分显示了AFM在现代材料研究中的独特优势。

扫描探针显微镜正在迅速地被应用于科学研究的许多领域，如生命科学，半导体科学等，并且取得了许多重大的科研成果。我国目前也越来越多地将扫描探针显微镜等强有力的科研工具用于更多的研究领域。