原子力显微镜(AFM)在薄膜研究中的应用

膜过滤是一种高效的分离技术 ,它被广泛地用于环保（处理放射废水和印钞水等） 、生物、电子等许多领域 ,且具有较好的应用前景。在长期的膜应用过程中，人们发现膜结构与膜性能存在着密切的联系，因此 , 对膜结构的研究工作具有非常重要的意义。

用 AFM 研究膜表面主要采取接触模式、非接触模式和轻敲模式。在接触模式 (Contacting mode)中，探针与样品之间紧密接触，作用力为斥力，其强度为 10-8—10-7 N。该模式作用力比较大，不太适宜聚合物膜的表面观测；另外，在扫描过程中，探针与样品之间存在较大侧向力，影响测量结果。在非接触模式 (Non-contacting mode) 中，探针与样品之间的距离较大，通常为 5—10nm，作用力为引力 (范徳瓦耳斯力 )，强度为 10-12 N。这种模式特别适合研究软的物质表面 （聚合物膜等） ，但在室温下操作起来较困难， 原因是在样品表面积聚了薄薄的一层水，干扰了探针与样品表面间的作用，因此要特别注意保持操作环境干燥。在轻敲模式 (Tapping mode)中，探针快速地振动，样品与探针之间保持短暂的、间歇的接触，防止了无弹性表面的变形，大大降低了侧面力的产生，这种模式比较适宜于聚合物膜和生物膜的研究。 Yoshiaki Hayashi [1] 在水中使用的交替接触模式 (Alternative contacting mode ，AC) ，与轻敲模式类似，适合在水中观测聚合物膜表面。此外W.Richard Bowen 等[2]研究出一种双电层模式，这种模式很少使用 , 但对膜的研究非常有用。

在对聚合物膜表面没有干扰的条件下，原子力显微镜（AFM ）不仅可用于观察膜表面的整体形态，还可以研究膜表面孔的结构特点。因此，原子力显微镜（AFM）作为一种非常有效的工具，可为膜的精确形成提供崭新的技术指导；可用来帮助选择低污染或零污染膜材料，扩大膜材料的范围。待观测的分辨率进一步提高后，我们有可能得到纳滤膜、气体分离膜乃至反渗透膜表面的清晰图象以及它们的孔径，这也将有助于我们解答纳滤膜的传输机制和截留机理，以及关于气体怎样传输这些有争论性的理论问题。

以下是我司客户薄膜测样：