原子力显微镜及聚合物微观结构与性能

本书为“高性能高分子材料丛书”之一。原子力显微镜是一种具有高空间分辨率，可在大气、真空及液体环境下用于研究各种物质表面结构和微区性能的表征设备，目前已成为研究聚合物微观结构与性能的最重要的工具之一。本书共9章，全面地介绍了原子力显微镜的发展历史、仪器学、基础及衍生成像模式的基本原理，以及这些成像模式在解决聚合物从单链构象到结晶结构、从纳米尺度黏弹性到复合材料界面调控等关键基础科学问题中的典型应用。 本书可作为从事聚合物相关领域的科研人员及相关专业研究生的教材或参考书，也可供从事生物、化学、材料等相关研究的科学技术人员参考。

王东，北京化工大学材料科学与工程学院教授，博士生导师。2001年和2004年先后获河北大学理学学士和硕士学位，2008年获清华大学工学博士学位，2008年至2015年在日本东北大学先后担任助手和助理教授，其间2012年至2013年在美国麻省大学Amherst分校进行访问学者研究。2015年回国加入北京化工大学。 主要从事发展及应用原子力显微镜表征聚合物微观结构与性能的研究，尤其在聚合物复合材料的界面结构与性能、微观结构与性能演化等方面开展了较多的工作。先后主持和参与了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目。在Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,J.Am.Chem.Soc.,Macromolecules等期刊上发表学术论文80余篇，参编英文专著2部；担任Polymer编委；获冯新德高分子奖等荣誉。

第1章 扫描探针显微镜概述
1.1 显微镜发展简史
1.2 扫描探针显微镜的工作原理
1.3 扫描探针显微镜的特点
参考文献
第2章 原子力显微镜
2.1 仪器结构与成像原理
2.1.1 探针扫描系统
2.1.2 力检测与反馈控制系统
2.1.3 隔振降噪系统
2.2 探针-样品间相互作用力
2.3 AFM基础成像模式
2.3.1 接触模式
2.3.2 轻敲模式
2.3.3 峰值力轻敲模式
2.3.4 非接触模式
2.4 AFM衍生成像模式
2.4.1 扫描热显微镜
2.4.2 静电力显微镜
2.4.3 磁力显微镜
2.4.4 摩擦力显微镜
2.4.5 开尔文探针力显微镜
2.4.6 压电力显微镜
2.4.7 导电原子力显微镜
2.4.8 光导原子力显微镜
参考文献
第3章 轻敲模式在聚合物微观结构及其动力学研究中的应用
3.1 聚合物表面分子动力学
3.2 嵌段共聚物自组装
3.3 聚合物单链构象
3.4 聚合物刺激响应行为
3.5 聚合物界面反应动力学
3.6 聚合物次表面结构
参考文献
第4章 AFM纳米力学图谱及其应用
4.1 引言
4.2 接触力学
4.2.1 非黏附Hertzian接触模型
4.2.2 Bradley刚体黏附接触模型
4.2.3 Johnson-Kendall-Roberts黏附接触模型
4.2.4 Derjaguin-Muller-Toporov黏附接触模型
4.2.5 Tabor数与Maugis-Dugdale黏附接触模型
4.2.6 黏附图
4.3 AFM纳米力学图谱
4.4 AFM纳米力学图谱应用
4.4.1 聚合物纳米纤维
4.4.2 聚合物薄膜
4.4.3 聚合物共混物及复合材料
参考文献
第5章 AFM纳米流变及其应用
5.1 引言
5.2 基于力调制模式纳米流变
5.3 基于接触共振模式纳米流变
5.4 基于AFM force volume模式纳米流变
参考文献
第6章 AFM-IR及其应用
6.1 引言
6.2 AFM-IR的工作原理
6.3 AFM-IR的应用
6.3.1 多组分聚合物体系中定性和定量分析
6.3.2 聚合物复合材料界面
6.3.3 聚合物老化
6.3.4 聚合物-药物相容性
6.3.5 聚合物其他微观结构的表征
参考文献
第7章 AFM在高分子结晶研究中的应用
7.1 高分子成核
7.1.1 均相成核与自诱导成核
7.1.2 流动诱导成核
7.2 结晶与熔融过程
7.2.1 结晶过程原位表征
7.2.2 晶体的熔融过程
7.2.3 嵌段共聚物受限结晶
7.3 结晶形态结构分析
7.3.1 结晶结构的确定
7.3.2 高分子片晶不稳定生长
7.3.3 超薄膜中高分子片晶生长取向转变
7.3.4 片晶尺度结构与性能关系
参考文献
第8章 AFM在聚合物太阳能电池研究中的应用
8.1 薄膜活性层形貌
8.2 电学特性
参考文献
第9章 AFM假像与测量误差
9.1 针尖效应
9.1.1 展宽与窄化
9.1.2 双针尖或多针尖效应
9.2 压电陶瓷扫描器效应
9.2.1 蠕变效应
9.2.2 迟滞效应
9.2.3 交叉耦合效应
9.2.4 老化效应
9.3 参数设置
9.4 侧向分辨率
9.4.1 针尖几何参数
9.4.2 弹性形变
9.4.3 像素数
9.5 其他引起假像的因素
9.5.1 热漂移
9.5.2 光学干涉
9.5.3 机械振动和噪声
9.5.4 污染
9.6 AFM纳米力学性能测量误差
9.6.1 针尖曲率半径
9.6.2 微悬臂弹性系数
9.7 AFM样品制备
9.7.1 溶液涂膜
9.7.2 冷冻超薄切片
9.7.3 液相样品制备
参考文献
关键词索引