溶剂气氛下聚苯乙烯薄膜的结构演化

论文摘要

高分子薄膜在平板印刷、防护涂层、选择性渗透膜、光电器件、数据存储、微反应器等方面具有重要的应用前景。然而影响其应用的一个重要因素是高分子薄膜的稳定性，近年来众多科学家针对高分子薄膜进行了广泛的探讨与研究。高分子薄膜也是研究低维物理的理想模型体系，其具有较低的蒸汽压（质量守恒）和较慢的运动性（时间分辨），所以对高分子薄膜的微观结构演化进行研究不仅能够促进低维凝聚态物理的发展，而且在基础研究和实际应用方面都有着重要意义。本论文主要借助于谱学椭圆偏振仪、光学显微镜和原子力显微镜等实验手段来研究高分子薄膜体系的微观结构演化。通过椭圆偏振仪原位实验，利用一个特殊设计的气体池，用椭圆偏振仪实时原位跟踪气态溶剂处理聚苯乙烯薄膜，追踪用气态溶剂/非溶剂处理聚苯乙烯薄膜的过程中，薄膜厚度的动态变化规律。结果显示，气态溶剂/非溶剂处理薄膜表面后，薄膜表面性质没有明显改变，但是薄膜厚度与时间成非线性关系，形成一个可还原过程。原因可能是样品池内为混合气体，非溶剂蒸汽压不够，不足以引起聚苯乙烯分子链的沉淀，溶胀的薄膜又恢复原态。根据椭圆偏振仪在线实验的结果，利用光学显微镜实时原位观察气氛下聚苯乙烯薄膜的微观结构演化过程。结果显示，随着时间的增加，薄膜的溶胀现象逐渐明显，最后达到稳态，并呈现出去润湿现象。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 高分子薄膜简介
• 1.2 椭圆偏振光谱仪
• 1.2.1 简介
• 1.2.2 椭偏光谱仪的工作原理与步骤
• 1.2.3 椭偏光谱仪的分类
• 1.2.4 椭偏测量术的产生背景
• 1.2.5 椭偏测量术的研究进展
• 1.2.6 我国椭偏技术的发展
• 1.2.7 椭偏测量术的技术优势
• 1.2.8 椭偏光谱仪研究薄膜的主要方向
• 1.2.9 椭偏测量术的其他应用
• 1.2.10 原位椭圆偏振测量技术
• 1.3 光学显微镜
• 1.3.1 简介
• 1.3.2 光学显微镜的基本结构
• 1.3.3 光学显微镜的基本原理
• 1.4 原子力显微镜
• 1.4.1 简介
• 1.4.2 原子力显微镜的成像原理
• 1.4.3 原子力显微镜在高分子领域的应用
• 1.5 论文的选题依据和研究思路
• 第二章 原位表征气氛下处理聚苯乙烯薄膜
• 2.1 实验材料
• 2.2 样品制备
• 2.2.1 硅片的切割与清洗
• 2.2.2 溶液的配置
• 2.2.3 薄膜样品的制备
• 2.3 实验仪器
• 2.4 自制实验气体池
• 2.5 实验结果与讨论
• 2.5.1 单波长实验
• 2.5.2 厚度不同，THF 体积相同的实验结果
• 2.5.3 厚度相同，THF 体积不同的实验结果
• 2.5.4 薄膜表面缺陷
• 2.6 实验结果小结
• 第三章 显微镜实时观测气氛下薄膜的演化过程
• 3.1 实验材料
• 3.2 样品制备
• 3.2.1 硅片的清洗
• 3.2.2 溶液的配制
• 3.2.3 薄膜样品的制备
• 3.3 实验仪器
• 3.4 实验结果与讨论
• 3.5 小结
• 第四章 总结
• 参考文献
• 致谢