Description of the publication:

Authors:

Andrzej Sikora, Łukasz Bednarz, Joanna Warycha, Leszek Moroń

Title:

Przestrzennie skorelowana, submikrometrowa analiza właściwości morfologicznych, mechanicznych i chemicznych kompozycji epoksydowej domieszkowanej nanokrzemionką

Journal:

Elektronika

Year:

2014

Vol:

10/2014

Pages:

14–16

ISSN/ISBN:

0033–2089

DOI:

10.15199/ELE-2014-160

Link:

http://www.sigma-not.pl/publikacja-87350-przestrzennie-skorelowana,-submikrometrowa-analiza-w%C5%82a%C5%9Bciwo%C5%9Bci-morfologicznych,-mechanicznych-i-chemicznych-kompozycji-epoksydowej-domieszkowanej-nanokrzemionka-elektronika-konstrukcje-technologie-zastosowania-2014-10.html

Keywords:

Mikroskopia sił atomowych, inżynieria materiałowa, nanomateriały

Abstract:

Kompleksowe badania materiałów, a w szczególności tzw. nanomateriałów w skali submikrometrowej pozwalają na uzyskanie cennych informacji na temat ich właściwości. Zastosowanie takich narzędzi jak mikroskopia elektronowa [1, 2] oraz mikroskopia bliskich oddziaływań [3, 4] pozwala na uzyskanie szerokiego spektrum danych na temat właściwości m.in.: morfologicznych [5], mechanicznych [6, 7], czy też chemicznych [8, 9]. Rosnąca dostępność i popularność tych technik pomiarowych w znaczącym stopniu wpłynęła na dynamiczny rozwój współczesnej inżynierii materiałowej [10]. Intensywne badania nad nanomateriałami izolacyjnymi podyktowane są zapotrzebowaniem rynku energetycznego na elementy charakteryzujące się zwiększoną odpornością na zabrudzenie oraz działanie czynników atmosferycznych (promieniowanie słoneczne, temperatura, wilgotność), lepszą wytrzymałością elektryczną, odpornością na działanie łuku elektrycznego, mniejszą masą czy też wreszcie niższą energochłonnością w procesie wytwarzania itd. [11-14]. Obiecujące w tym zakresie są kompozyty polimerowe z dodatkiem tzw. nanowypełniaczy, które ze względu na dużą powierzchnię interfazy z materiałem matrycy, radykalnie zmieniają jej parametry. Jedną z grup materiałów, które są obiektem zainteresowań w kontekście wyżej wspomnianych wymagań, są kompozycje epoksydowe zawierające nanodomieszki (np. krzemionka czy też montmorylonit). Ich badania realizowane są zarówno w skali makroskopowej, w celu weryfikacji finalnych parametrów produktów, jak również w nanoskali, aby ocenić wpływ parametrów poszczególnych procesów technologicznych na strukturę materiału i jego właściwości. Należy zwrócić uwagę na fakt, iż wieloetapowe badania właściwości powierzchni próbek w nanoskali z wykorzystaniem różnych metod pomiarowych, przy braku odpowiedniego rozwiązania umożliwiającego precyzyjne pozycjonowanie próbki, pociągają za sobą ryzyko realizacji pomiarów w różnych lokalizacjach.

References:

♦ Bonhomme, P., Beorchia, A., Image synthesis in the electron microscope, (1985) Ultramicroscopy, 17 (2), pp. 127-131.
♦ Robinson, V.N.E., The elimination of charging artefacts in the scanning electron microscope, (1975) Journal of Physics E: Scientific Instruments, 8 (8), art. no. 009, pp. 638-640
♦ Binnig G., Quate C.F., Gerber C.: Atomic force microscope. Phys. Rev. Lett., 56, pp. 930-933, 1986,
♦ Bhushan B., Marti O.: Scanning Probe Microscopy - Principle of Operation, Instrumentation, and Probes. Springer Handbook of Nanotechnology, pp. 573-617, 2010
♦ Sikora A., Kędzia A.: Quantitative comparison of the dura mater tissue structures measured with atomic force microscopy, Advances in Clinical and Experimental Medicine 21(4), 487-493, 2012
♦ Bhushan B.: Nanotribology and nanomechanics. Wear, 259 (7)-(12), pp. 1507-1531, 2005
♦ Ihalainen P., Järnström J., Määttänen A., Peltonen J.: Nano-scale mapping of mechanical and chemical surface properties of pigment coated surfaces by torsional harmonic atomic force microscopy. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 373 (1)-(3), pp. 138-144, 2011.
♦ Trdan, U., Grum, J., SEM/EDS characterization of laser shock peening effect on localized corrosion of Al alloy in a near natural chloride environment, (2014) Corrosion Science, 82, pp. 328-338.
♦ Mielcarek, W., Gubański, A., Paściak, G., Prociów, K., Warycha, J., Wrobel, J.M., The effect of bismuth oxide polymorph forms on degradation processes in ZnO varistors, (2013) Ceramics International, 39 (7), pp. 8219-8226.
♦ Nanomateriały inżynierskie konstrukcyjne i funkcjonalne, Krzysztof Kurzydłowski, Małgorzata Lewandowska, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2011
♦ Kasprzak, W., Nadolny, Z., Walczak, K., SiodŁa, K., Sikorski, W., JóŸwiak, K., Paściak, G., Moroń, L. The influence of barium titanate as a filler in impregnating epoxy resin on chosen electrical parameters of obtained material (2009) Materials Science- Poland, 27 (4), pp. 1219-1227
♦ Krause, T., Moroń, L., Motyl, E., Zyłka, P. Space charge decay in low density polyethylene -montmorillonite clay multilayer nanocomposites (2009) Materials Science- Poland, 27 (4), pp. 1189-1198
♦ Motyl, E., Moroń, L., Karaś, K. Space charge measurements on epoxy resin filled with micro- And nano- sized particles (2008) Przeglad Elektrotechniczny, 84 (10), pp. 112-116
♦ Mazurek, B., Moroń, L., Zawadzka, E. Polymer nanocomposites- structure and dielectric properties (2008) Przeglad Elektrotechniczny, 84 (4), pp. 80-83
♦ Romanus H, Schadewald J, Cimalla V, Niebelschütz M, Machleidt T, Franke K-H, Spiess L, Ambacher O, 2007, Markers prepared by focus ion beam technique for nanopositioning procedures, Microelectronic Engineering 84(3), 524-527
♦ Kregting R, Gielen S, Driel W V, Alkemade P, Miro H, Kamminga J D, 2011, Local stress analysis on semiconductor devices by combined experimental-numerical procedure, Microelectronics Reliability 51(6), 1092-1096
♦ Rust M A, Todd R I, 2007, High resolution surface studies of superplastic deformation, Materials Science Forum, 551-552, 615-620
♦ Andrzej Sikora, Development and utilization of the nanomarkers for precise AFM tip positioning in the investigation of the surface morphology change, Optica Applicata, 43(1), (2013) 163-171
♦ Andrzej Sikora, Improvement of the scanning area positioning repeatability using the nanomarkers developed with nanoscratching method, Measurement Science and Technology, 25 (2014) 055401
♦ D. Nečas, P. Klapetek, Gwyddion: An open-source software for SPM data analysis, Central European Journal of Physics, 10(1), (2012) 181-188.
♦ http://gwyddion.net/, dostęp w dniu 28.03.2014
♦ http://www.imagemet.com/WebHelp6/Default.htm#RoughnessParameters/Roughness_Parameters.htm, dostęp w dniu 28.03.2014
♦ Magonov S.N.S., Elings V., Whangbo M.-H.: Phase imaging and stiffness in tapping-mode atomic force microscopy. Surface Science, 375 (2)-(3), p. L385-L391, 1997.
♦ Anczykowski B., Gotsmann B., Fuchs H., Cleveland J.P., Elings V.B.: How to measure energy dissipation in dynamic mode atomic force microscopy. Applied Surface Science, 140 (3)-(4), pp. 376-382, 1999

Example figure:

Powiązanie obrazu optycznego oraz obszarów analizy AFM/SEM/EDS z wykorzystaniem nanomarkerów.