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以原子力顯微鏡研究高分子鏈交纏結構對薄膜表貌非均態變化之影響
Thesis

以原子力顯微鏡研究高分子鏈交纏結構對薄膜表貌非均態變化之影響

楊明勳
Masters, 國立清華大學, 材料科學工程學系
1998

Abstract

原子力顯微鏡 聚苯乙烯 微突 時效 鬆弛效應 玻璃轉換溫度 Atomic Force Microscope, AFM Polystyrene, PS Bumps Aging Relaxation Glass transition temperature, Tg
利用接觸式原子力顯微鏡(Contact mode atomic force microscope),發現了關於一些高分子在塑性變形後,鬆弛(Relax)過程為非均態(heterogeneous)的證據,而其非均態鬆弛過程的尺度遠大於高分子平均交纏距離(average entanglement spacing)。當一個高分子薄膜受力拉伸後,並且將之放置於玻璃轉換溫度(glass transition temperature)以上的溫度中作時效處理時,可以發現在原本相當平整的薄膜表面上,因為鬆弛的效應,出現了一些微突(topographic bumps)。這些微突剛開始出現的時候是非常小的,但是隨著時效時間的增長,而達到我們所觀察到的平均直徑180nm和平均最大高度20nm。這些微突的形狀、大小和高分子的種類及薄膜厚度強烈地有關。當我們將高分子薄膜放置在玻璃轉換溫度(glass transition temperature)以上時,我們會發現這些微突的出現及成長速率相當的大,但在玻璃轉換溫度以下時,這種鬆弛的過程則較不明顯。我們所觀察到的試片,為聚苯乙烯(polystyrene),其分子量從2M至25k。這些微突的出現代表著在受力後的玻態高分子,其鬆弛現象並非為均勻化(homogeneous)的,而這種非均質的行為對於學術界了解基礎高分子形變及破壞機構有相當大的助益。

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