抽丝剥茧：揭秘关于聚合物的微观见解
时间：2024-04-08 阅读：198
在聚合物行业，制造商在检测像污染物等微小特征方面会面临挑战。杂质污染物虽然体积微小，却能最终造成成品缺陷，进而影响产品品质、可靠性及客户满意度。因此，准确找出并纠正这些污染物对于保持产品完整度及市场信誉而言非常重要。
在本文中，我们从三个主要方面进行了深入研究：鱼眼污染检测、层压薄膜内单层识别以及晶体生长研究。借助于偏光显微镜技术的进步并结合差示扫描量热法（DSC），对这些方面进行检查，能够进行精确分析以确保产品的质量及可靠性。
鱼眼污染
电子领域制造商试图发现聚合物基质内的微污染，也称“鱼眼污染”。这些缺陷非常微小，通常小于50µm，会导致智能手机等电子设备内出现严重问题。
如果生产线清洁不到位，那么生产线内的较小杂质或者非均匀混合物会最终出现在成品中，进而造成微污染。找出根本原因是纠正这个问题的关键。目前已使用了红外或拉曼等光谱技术，但由于造成鱼眼污染的材料通常和基材相同，因此很难通过其光谱特征对其进行识别。也可以使用带加热载台的显微镜，但是样品温度不准确可能会导致检测结果不可靠。
日立高新技术与智能屏幕制造商合作开发出一款偏光显微镜来增强日立Real View@相机系统的功能。
这是一款高分辨率显微镜，像素分辨率达1.2µm，具有两台可控制的偏光滤波器，可实现最佳对比度并进行材料各向异性研究。结合日立NEXTA DSC系列所具备的高灵敏度、基线稳定性、温度准确性及精确性，可实现两者的结合。
如前所述，检测出鱼眼污染是找到鱼眼污染根本原因的关键。找出原因的一种办法是利用熔点；但由于污染尺寸太小，DSC技术无法检测出来。
在下面的示例中，通过使用为NEXTA DSC系列设计的Real View®偏光显微样品观察装置，系统能够准确测量层压薄膜内特定区域的熔点，以识别出造成鱼眼缺陷的材料。由于污染尺寸较小，DSC谱图（绿色）无法显示任何熔化状态，而显微镜结果（红色）却能清晰地显示出来。
层压薄膜内单层识别
从食品包装到智能屏幕，聚合物层压薄膜随处可见。在一些行业（如包装行业）内，了解聚合物层压薄膜的构成与结构非常重要。但是，在如此复杂的结构内对单层进行表征面临着极大的挑战。传统方法难以区分各层，不利于逆向工程和产品分析。
也可以使用红外成像或显微镜技术等技术区分各层。然而，由于聚合物的光谱特征比较接近，必须找到其他适合的方法。DSC方法通常用于识别聚合物，但难以在层压薄膜内区分各层。Real View®偏光显微镜通过对层压薄膜的各层进行测量，解决了上文所述的限制，由此可基于熔点进行识别。使用Real View®偏光显微镜后，样品显示出各层（粉色）的熔化状态，而标准DSC结果（绿色虚线）则由于污染尺寸太小而无法辨别。原材料的DSC结果（绿色实线）显示，其与识别出的各层之间表现出一致的相关性。
晶体生长研究
晶体生长研究对包括材料科学、半导体制造、药物及食品科学的各行业都很重要。各行业凭借对晶体形成过程的了解来开发新材料、优化制造过程并确保产品质量。
凭借良好的温度控制，该配件还可用于研究材料的结晶。该示例显示了冷却速率对聚偏二氟乙烯晶体形状的影响。通过使用显微镜内置的偏光器，我们不仅能够看到冷却速率对晶体大小的影响，还可以观察到晶体的形状。
差示扫描量热法（DSC）是材料表征的常用方法，特别是在聚合物研究领域。在对矩阵中的小截面进行分析时（如识别污染或多层样品内的单层），其有效性会降低。在对复杂的材料构成及结构进行准确分析方面，标准DSC法有一定的局限性。
日立高新技术为NEXTA DSC设计的Real View®偏光显微样品观察装置针对现代分析问题提供了创新解决方案，解决了上述问题。该示例证明了该装置的能力。该技术具有巨大的应用潜力，能够为将来的研究与分析工作提供有效的途径。
