聚合物具有許多用途：?jiǎn)误w的工程組合會(huì)產(chǎn)生無(wú)限數(shù)量的具有不同性質(zhì)的分子，這些性質(zhì)由分子的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)決定。分子的組成對(duì)聚合物暴露于不同外力時(shí)的行為有很大影響。在這篇文章中，您將通過(guò)實(shí)例了解如何用掃描電鏡（SEM）提供超出預(yù)期的結(jié)果。
熱塑性聚合物的特性及其在掃描電鏡下的性能研究
首先，將重點(diǎn)介紹掃描電鏡（SEM）會(huì)提供哪些熱塑聚合物的信息。
熱塑聚合物具有線性的化學(xué)結(jié)構(gòu)，與分子通過(guò)弱相互作用結(jié)合在一起。當(dāng)聚合物被加熱時(shí)，很容易斷裂，導(dǎo)致材料變形。而熱塑聚合物具有良好的抗高溫性能，并且，具有很高的化學(xué)惰性和耐磨性。
熱塑性聚合物可以進(jìn)行不同類(lèi)型的工業(yè)加工，例如，印刷或擠壓，使它們成為復(fù)雜形狀物品的材料。
圖1： 熔噴纖維的掃描電鏡（SEM）圖像。在這個(gè)放大倍數(shù)下，可以很容易地測(cè)量纖維的直徑。
舉例說(shuō)明其應(yīng)用，熱塑性聚合物廣泛用于纖維，電器和電子部件，包裝薄膜的生產(chǎn)，但也用于日常使用的物品，例如烤箱廚具。不僅可以使用掃描電鏡（SEM）來(lái)研究它們的性能和質(zhì)量，而且也可以改進(jìn)工藝并研究不同的應(yīng)力如何影響這些材料。
聚合物性質(zhì)：掃描電鏡（SEM）告訴您聚合物是什么？
通過(guò)磨損試驗(yàn)，仔細(xì)觀察聚合物表面可以顯示施加在材料上的應(yīng)力的真實(shí)結(jié)果。為生產(chǎn)鏈的末端進(jìn)一步開(kāi)發(fā)材料或進(jìn)行質(zhì)量控制提供了可行性。
在這種情況下，通過(guò)立體重建或陰影顯形進(jìn)行粗糙度分析是一項(xiàng)有趣的技術(shù)，可以幫助研究人員測(cè)量材料劃痕的深度。
圖2：蠟的掃描電鏡（SEM）圖像。掃描電鏡（ SEM）和能譜（EDS）分析被用來(lái)檢測(cè)顆粒在聚合物矩陣中的分布和組成。
圖3：用掃描電鏡（SEM）觀察半導(dǎo)體可以容易地檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的缺陷。
在高倍率拍攝的照片中，可以非常地測(cè)量纖維和顆粒的直徑。通過(guò)流體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，可以提供不同種類(lèi)的信息，捕獲在過(guò)濾器中的zui大粒度，分析粉末如何較好地分散在溶液中 。
自動(dòng)化程序也可用于控制掃描電鏡（SEM）自動(dòng)收集樣本圖片并測(cè)量重要參數(shù)，直徑，軸尺寸，高寬比或面積 。這些結(jié)果可輕松快速地提供大量數(shù)據(jù)，節(jié)省了寶貴的時(shí)間，研究人員可以以更或更有創(chuàng)造性的方式進(jìn)行工作。
掃描電鏡（SEM）如何幫助改進(jìn) 3D 打印等制造工藝
掃描電鏡（SEM）也可以用來(lái)研究新的、趨勢(shì)化的制造過(guò)程，例如 3D 打印， 聚合物被擠壓和操縱以創(chuàng)建數(shù)字 3D 繪圖的真實(shí)版本。可以對(duì)打印件的分辨率和質(zhì)量，以及打印機(jī)本身的組件進(jìn)行測(cè)量和調(diào)查，以提升 3D 打印設(shè)備的性能表現(xiàn)。
圖4：3D打印兔子的掃描電鏡（SEM）圖像。使用掃描電鏡（SEM）來(lái)研究物體的缺陷。
聚合物和EDS
在分析薄膜中的顆粒分布時(shí)，了解不同相的成分分布可以幫助改善分散過(guò)程。這種分析可以很容易地通過(guò)能譜儀（EDX或EDS）執(zhí)行 —— 掃描電鏡（SEM）上zui常用的微量分析技術(shù)。幾秒鐘內(nèi)，化學(xué)成分的分析樣本可以顯示在屏幕上。
如何在掃描電鏡中觀察聚合物
用電子顯微鏡分析聚合物引發(fā)了不同的問(wèn)題。但由于聚合物行業(yè)是掃描電鏡（SEM）用戶(hù)中zui大的參與者之一，許多簡(jiǎn)單的解決方案可用于獲得所需的結(jié)果 。
例如，掃描電鏡（SEM）以*的電壓對(duì)樣品上的電子成像。另一方面，電流強(qiáng)度非常小以避免損壞樣品。zui重要的是，觀察到的樣品必須處于高真空的密閉環(huán)境中。這可能會(huì)導(dǎo)致材料檢測(cè)的多種后果，取決于其化學(xué)和物理抗性。
主要問(wèn)題是電子在樣品表面上積聚，產(chǎn)生充電效應(yīng)。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)建立一個(gè)連接材料表面的導(dǎo)電橋梁來(lái)避免，而與之連接的設(shè)備部件是接地電位。
一個(gè)更容易的操作是根據(jù)材料規(guī)格改變掃描電鏡的真空度，用低真空觀察。
zui后，是選擇濺射鍍膜設(shè)備，可以用金薄層或其他導(dǎo)電材料覆蓋材料。使其適用于掃描電鏡（SEM）分析，避免過(guò)度改變樣品的結(jié)構(gòu)。
聚合物通常是非常敏感的材料。電子束會(huì)損壞它們，尤其在施加很高電壓時(shí)。事實(shí)上，掃描電鏡發(fā)出的電子可以與分子結(jié)合，相互作用并破壞它們。飛納臺(tái)式掃描電鏡（SEM）提供低發(fā)射電流選項(xiàng)，可以在不損壞樣品的情況下成像樣品。
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