二氧化硅膠體探針微球磨損過程的原子力顯微鏡研究.pdf

1、原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM)已經(jīng)廣泛用于表面力測(cè)量。研究者常把微球粒子粘在AFM彈性懸臂上測(cè)量表面力。但是在力測(cè)量過程中，微球與不同的表面接觸會(huì)產(chǎn)生不同程度的磨損、污染，從而影響AFM表面力測(cè)量的準(zhǔn)確性。AFM使用者已經(jīng)開始注意到在測(cè)量表面力過程中膠體探針微球的磨損，但都沒有對(duì)膠體探針的磨損及其對(duì)表面力測(cè)量的影響進(jìn)行系統(tǒng)的研究。
　　本文采用“無線法”在AFM懸臂上粘結(jié)直徑為5μm二氧化

2、硅微球，獲得無污染的膠體探針；利用Piranha溶液分別清洗玻璃、Al2O3得到清潔的磨損表面；第一次采用AFM反成像技術(shù)，系統(tǒng)的研究了二氧化硅膠體探針微球在云母、玻璃、Al2O3三種基底上的磨損過程；并研究了磨損對(duì)表面力測(cè)量的影響。
　　控制磨損條件，采用反成像技術(shù)研究具有不同硬度、不同粗糙度的云母、玻璃、Al2O3三種基底對(duì)微球磨損的影響。二氧化硅膠體探針微球的磨損不僅與基底的粗糙度有關(guān)，而且還與其表面的硬度有關(guān)。發(fā)現(xiàn)負(fù)載力為

3、800nN，磨損區(qū)域?yàn)?μm×1μm，磨損120min，在粗糙度最大的玻璃上磨損后，微球表面形貌變化最大；在最硬的Al2O3上磨損后微球表面形貌變化次之；在粗糙度最小、硬度最小的云母上磨損后微球表面形貌變化最小。
　　微球磨損后，立即用AFM研究微球與不同基底和云母上(基準(zhǔn)樣品)粘附力的變化情況。粘附力在基底和云母上都會(huì)增大，而且隨磨損時(shí)間增加，直到60分鐘，粘附力的增大速度較快；隨后隨著磨損的進(jìn)行，粘附力的增大速度逐漸減緩。粘附