郑州大学张彬教授系统评述：原子力显微镜研究高分子超薄膜结晶机理及功能化调控
高分子超薄膜在电子、信息和生命等诸多领域的应用，使之成为高分子材料和高分子物理领域的研究热点之一。结晶高分子薄膜的性能与其大分子链构象、聚集态结构和表面微图案都密切相关。近十年来，随着功能高分子单晶(含单层或寡层片晶)工程及应用研究的不断深入，除了纳米尺度结晶形貌的表征以外，多功能原子力显微镜还被用于研究分子结构、结晶条件和后处理条件对功能高分子晶体性能(电、热、光、磁等)的影响，进一步还可采用扫描探针加工技术(机械刻蚀、电致刻蚀和热致刻蚀等)对其性能进行调控以构筑功能化聚集态结构和微图案。另一方面，超薄膜中单层或寡层片晶也可为研究高分子结晶提供合适的模型体系，与原子力显微镜相结合，不但可以在原位、实空间、高分辨地研究高分子的成核与生长过程(生长形态演变和生长动力学)，还可以用于研究亚稳态折叠链片晶厚度和形态随热处理温度与时间的演化，从而加深对片晶内有序差异、片晶增厚与熔融行为和自诱导成核的认识。张彬教授主要围绕采用原子力显微镜研究超薄膜中高分子的成核生长及形态演变机制、导电高分子薄膜晶体性能表征与扫描探针刻蚀构筑导电图案三个方面论述了近几年来的研究结果及相关进展。
张彬教授在《高分子学报》2020年第3期(即将出版)的特约专论中系统评述原子力显微镜研究高分子超薄膜结晶机理及功能化调控方面的相关研究进展。目前，高分子薄膜结晶研究主要集中于不同薄膜厚度和结晶温度条件下扩散限制聚集、不稳定生长、分子链结构与退火增厚对成核、生长动力学、折叠链片晶取向、片晶形态与性能的影响等。高分子薄膜作为低维模型体系，有助于研究高分子结晶中的链段排列、取向结晶形态与微结构性能等，结合原子力显微镜可以在纳米尺度真实时空下表征高分子成核、生长、增厚和熔融全过程的晶体形貌演变，同时也可在纳米至亚微米尺度原位测量高分子晶体的物理性能 (机械性能，导电性能，压电性能和界面性能等)。此外，基于扫描探针加工技术的图案化方法也不断发展，结合功能高分子材料特性与外场作用下针尖诱导加工技术可实现纳米尺度图案和聚集态结构的构筑与调控，尤其是机械刻蚀、电致刻蚀和热致刻蚀等显示出了一定的应用潜力。
论文链接：
https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2019.19185
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