現(xiàn)代表征技術(shù)

1、DSC在測聚合物薄膜Tg中的應(yīng)用Differential AC-chip calorimeter主要內(nèi)容主要內(nèi)容研究背景研究背景在聚合物薄膜在聚合物薄膜Tg中的應(yīng)用中的應(yīng)用小結(jié)小結(jié)研究背景研究背景研究聚合物薄膜研究聚合物薄膜Tg的重要性的重要性O(shè)TFT 玻璃化轉(zhuǎn)變玻璃化轉(zhuǎn)變是非晶態(tài)高分子材料固有的性質(zhì)，是高分子運(yùn)動形式轉(zhuǎn)是非晶態(tài)高分子材料固有的性質(zhì)，是高分子運(yùn)動形式轉(zhuǎn)變的宏觀體現(xiàn)，它直接影響到材料的使用性能和工藝性能，因此長期以變的宏觀體現(xiàn)，它直接影響到材料的使用性能和工藝性能，因此長期以來它都是高分子物理研究的主要內(nèi)容。來它都是高分子物理研究的主要內(nèi)容。 而近年來，聚合物薄膜被廣泛的應(yīng)用于各

2、個(gè)領(lǐng)域。而近年來，聚合物薄膜被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。Tg會影響聚合物薄膜的圖案化會影響聚合物薄膜的圖案化所以研究聚合物薄膜的所以研究聚合物薄膜的Tg很有必要！很有必要！Kyle J.Avine,YiFu Ding,Journal of Polymer Science:Part B:Polymer Physics DOI 10.1002/polbChoongik Kim,Antonio Fachhetti*,Tobin J.Mark*,SCIENCE,5 October 2007,VOL 318含有薄膜加熱器的放大中心含有薄膜加熱器的放大中心Chip sensor for the AC calo

3、rimeter熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)真空計(jì)真空計(jì)芯片傳感芯片傳感器安裝在器安裝在低溫恒溫低溫恒溫器中。器中。36mm傳統(tǒng)傳統(tǒng)DSC由于靈敏度不高等條件限制，無法去測聚合物薄膜的Tg新型的新型的DSCDifferential AC-chip calorimeter優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可以測量可以測量納米薄膜納米薄膜的的Tg樣品質(zhì)量樣品質(zhì)量低于一納克低于一納克也可以測熱容也可以測熱容測試的頻率范圍為測試的頻率范圍為0.1Hz-1kHzH.Huth,A.A.Minakov,Eur.Phys.J.Special Topics 141,153-160(2007)應(yīng)用應(yīng)用測聚合物薄膜的測聚合物薄膜的Tg1、Tg隨聚合物薄膜厚

4、度的增加不發(fā)生改變隨聚合物薄膜厚度的增加不發(fā)生改變TgNormalized signal (amplitude and phase) for two frequencies19nm,PMMATgSolid lines are VFT curvesVFT（Vogel-Fulcher-Tammann）方程）方程parameterPS：PMMA：Activation diagram for the glassTransition of the films of differentthicknessH.Huth,A.A.Minakov,Eur.Phys.J.Special Topics 141,153

5、-160(2007)substratePPO film膜厚：膜厚：65nmThe amplitude of the differential voltageFrequency dependence of Tg of PPO films of different thicknessThe change of theheat capacity with the glass transitionTg不隨聚合物不隨聚合物薄膜厚度的變化薄膜厚度的變化而變化。而變化。上圖中曲線符合上圖中曲線符合VFT（Vogel-Fulcher-Tammann）方程）方程1、Tg隨聚合物薄膜厚度的增加不發(fā)生改變隨聚合物薄

6、膜厚度的增加不發(fā)生改變Dongshan Zhou,Gi Xue,Christoph Schick,Macromolecules,Vol.41,No.20,2008substratePS ultrathin filmCooling rateFlash DSC heating scans不同厚度不同厚度不同冷卻不同冷卻 速率速率Tg as a function of the logarithm of the cooling rateMeasurementsTgThe Tg(q) values for the ultrathin films were fit by the WilliamsLande

7、llFerry (WLF) equation：脆性計(jì)算公式脆性計(jì)算公式m(160nm)=107m(71nm)=76m(47nm)=67計(jì)算得出計(jì)算得出2、Tg隨聚合物薄膜厚度的變化而改變隨聚合物薄膜厚度的變化而改變Apiezon GreaseKrytox OilSiyang Gao,Yung P.Koh,Sindee L.Simon*,Macromolecules 2013,46,562-570當(dāng)當(dāng)PS薄膜直接與基底接觸時(shí)，薄膜直接與基底接觸時(shí)，PS薄膜的薄膜的Tg不隨其厚度變化不隨其厚度變化。Surfactant: TOAB當(dāng)當(dāng)PS薄膜不直接與基底接觸時(shí)，薄膜不直接與基底接觸時(shí)，PS薄膜的薄膜的Tg隨其厚度增加而升高隨其厚度增加而升高。2、Tg隨聚合物薄膜厚度的變化而改變隨聚合物薄膜厚度的變化而改變Jiao Chen,Jie Xu,Xiaoliang Wang,Gi Xue*,Macromolecules 2013,46,7006-7011 綜上所述，綜上所述， 由于由于Differential AC-chip calorimeter具有高