原子力显微术及其应用 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

　　本书扼要阐述了原子力显微术的成像基本原理、针尖?表面相互作用过程、仪器学，以及操作模式和成像模式、图像伪迹和测量误差等主要实验技术，着重介绍了这一近发展起来的材料分析方法在合成聚合物和生物材料研究中的应用，涉及从分子原子到微米尺度的结构分析和材料表面微观尺度的力学和物理性质。

本书既可作为从事材料研究和生产的科技人员以及生物、生物物理和生物医学领域的科研工作者的参考书，又可作为高等学校相关专业的教材。

本书既可作为从事材料研究和生产的科技人员以及生物、生物物理和生物医学领域的科研工作者的参考书，又可作为高等学校相关专业的教材。

第1章　绪论

　1.1扫描探针显微术

　1.2AFM的主要功能

　参考文献

第2章　成像原理和仪器学

　2.1原子力显微镜的结构和成像原理

　2.2AFM探针

　2.2.1探针的结构

　2.2.2微悬臂的弹性常数

　2.2.3针尖的几何形状

　2.2.4功能化针尖

　2.3试样准备

　参考文献

第3章　AFM 的操作模式和成像模式

　3.1接触模式

　3.1.1接触模式高度像

　3.1.2偏差像

　3.1.3侧向力像

　3.2非接触模式

　3.3轻敲模式

　3.3.1轻敲模式高度像

　3.3.2相位像

　3.3.3振幅Ao和设定比rsp的设定

　3.4力曲线和力调制模式成像

　3.4.1力曲线

　3.4.2力调制模式成像

　参考文献

第4章　图像伪迹和测量误差

　4.1双针尖效应

　4.2针尖尖锐度的影响

　4.3光学干涉条纹

　4.4热漂移

　4.5扫描器性能的影响

　4.6振动引起的伪迹

　参考文献

第5章　表面形貌和表面粗糙度

　5.1表面粗糙度及其AFM测定

　5.2涂料表面的形貌和粗糙度

　5.3纤维表面的形貌和粗糙度

　5.3.1玻璃纤维的表面

　5.3.2陶瓷纤维的表面

　5.4液晶聚合物的表面结构

　5.5共混聚合物的表面形貌

　5.5.1PS／PMMA表面形貌像

　5.5.2聚合物的摩擦力显微术

　5.6微孔材料的表面

　5.7超薄薄膜的观测

　5.8纳米压痕试验

　5.8.1实验技术和数据分析

　5.8.2玻璃纤维表面的弹性模量

　参考文献

第6章　大分子的观察与测量

　6.1生物聚合物大分子

　6.1.1概述

　6.1.2脱氧核糖核酸DNA

　6.1.3多糖和果胶

　6.1.4蛋白质

　6.2合成聚合物大分子

　6.2.1概述

　6.2.2嵌段共聚物

　6.2.3星形聚合物

　6.3大分子几何尺寸和分子量的AFM测定

　6.3.1几何尺寸的测定

　6.3.2分子量的测定

　6.4基片和大分子试样准备

　6.5吸附力及其消除

　参考文献

第7章　聚集态的纳米结构

　7.1概述

　7.2结晶态聚合物

　7.2.1合成聚合物球晶的纳米结构

　7.2.2生物聚合物纤维素的纳米结构

　7.3取向聚合物

　7.3.1概述

　7.3.2单轴拉伸取向聚合物

　7.3.3双轴拉伸取向聚合物

　7.3.4局部区域分子的取向控制

　7.3.5AFM成像技术参数的选择

　7.4聚合物的无定形成分和结晶成分

　7.5聚合物共混物的组分分析

　7.5.1双组分聚合物共混物

　7.5.2多层结构薄膜共混物

　7.5.3共混物的成像模式

　7.5.4共混物AFM观察的试样准备

　7.6嵌段共聚物及其微相分离

　7.6.1嵌段共聚物薄膜的形貌

　7.6.2嵌段共聚物的微相分离

　7.6.3嵌段共聚物的高分辨纳米力学图

　参考文献

第8章　热处理和形变下的微观结构

　8.1概述

　8.2热处理嵌段共聚物

　8.3PE和PET的熔融和结晶

　8.3.1超薄PE薄膜

　8.3.2串型多晶结构

　8.3.3PE单晶的退火过程

　8.3.4PET的熔融结晶

　8.4iPP结晶体的成核和生长过程

　8.5PDES的相转变

　8.5.1淬火处理的相转变

　8.5.2缓慢冷却的相转变和结晶行为

　8.5.3取向PDES的结构转变

　8.6变温台应用的实验技术

　8.7半结晶聚合物的剪切形变

　8.7.1聚酰胺薄膜的拉伸形变

　8.7.2聚丁烯薄膜的拉伸形变

　8.8半结晶聚合物的银纹现象

　8.9应变下的结晶层行为

　参考文献

第9章　复合材料和纳米材料界面

　9.1概述

　9.1.1界面表征的传统方法及其局限性

　9.1.2原子力显微术和显微拉曼光谱术

　9.2碳纤维增强复合材料

　9.2.1碳纤维表面及其复合材料界面的形貌

　9.2.2碳纤维的表面处理

　9.2.3环境对复合材料界面的影响

　9.2.4界面区刚性的AFM测定

　9.3聚合物纤维增强复合材料

　9.3.1界面穿晶层

　9.3.2芳纶／环氧树脂复合材料

　9.3.3天然纤维增强复合材料

　9.4玻璃纤维增强复合材料

　9.4.1界面AFM分析的实验技术

　9.4.2玻璃纤维的改性表面

　9.4.3基体材料改性对界面的影响

　9.5界面弹性模量的AFM测定

　9.6纳米复合材料

　9.6.1纳米增强体的分散性

　9.6.2纳米增强体对基体微观结构的影响

　9.6.3纳米尺度力学性质的测量

　9.6.4纳米尺度纤维体的弹性模量

　9.6.5纳米相转变的AFM测定

参考文献

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前言

　　原子力显微镜是近代发明的扫描探针显微镜(SPM)家族中应用为广泛的一员。与之相应的原子力显微术(AFM)由于具有高空间分辨率的物质微观结构分析功能、局部微区力学和物理性质测定及其它诸如纳米尺度的微机械加工等能力，加上使用的设备相对简单，操作和试样准备简便等优点，近年来已经广泛地应用于物理学、化学、材料学、生物医学、微电子学和环境科学等各个科学技术领域，成为不可或缺的重要测试手段。在一些发达国家高等学校的相关院系学科，已经开设了AFM必修课。国内的各研究机构和高等学校也已拥有相当大数量的AFM设备，吸引了为数众多的研究人员和高校师生。

　　有关AFM本身及其应用研究的论著十分丰富，大多分散于各不同学科领域的出版物中。编者确信，一本专门论述AFM基本应用的专著是从事应用科学技术研究和相关专业师生所需要的。本书对与AFM仪器设备有关的部分仅作简要阐述，而着重于AFM在材料学科，主要是高聚物材料研究领域中的应用，试图阐明AFM在这类材料，包括人工合成材料和生物材料的表征中能获得哪些信息和相应的实验技术。同时，编者也希望本书对从事AFM仪器制造和实验技术的工作者有参考价值。

　　本书共分9章，前4章阐述与仪器本身、基本成像和力学性能测试原理以及通用实验技术有关的内容。第5章涉及材料表面形貌和粗糙度的AFM定量测定，用于探测表面局部微区力学性质的纳米压痕试验也包含在该章中。能够体现AFM高空间分辨成像功能的大分子观察的内容安排在第6章，包括了生物大分子和人工合成大分子的观察和定量表征，以及适用于这类测试的相关实验技术。第7章讨论天然和合成聚合物的纳米尺度微观结构，包括晶区、非晶区、微原纤、原纤和共混物或共聚物的相分离结构等。AFM具有的原位实时观测能力使得它成为研究聚合物在温度变化和宏观形变下微观结构行为的强有力工具，这部分内容安排在第8章。后一章是关于AFM在复合材料界面和纳米材料研究中的应用。

　　本书内容力求新颖，取材着重于近10年来的前沿研究和应用成果。所有引用的资料都已注明出处，可供读者作深入了解。本书有关AFM在生物材料中应用的篇幅由杨潇医师(Dr

Xiao Yang，The Children Hospital of Philadelphia，CTRB，3501 Civic

Center Blvd，Philadelphia PA，19104，USA)撰写。

　　由于学识有限，书中难免存在失误之处，在此预先感谢给予批评指正的读者。同时深切感谢化学工业出版社对本书出版给予的支持。本书写作过程中，阎捷、吴琪琳、王依民、张瑛、卞昂和张秀萍等老师给予了鼓励和帮助，在此一并表示深切的谢意。

编者

2011年9月