表面力仪SFA2000

表面力仪可以直接测量表面(无机、有机、金属、氧化物、聚合物、玻璃、生物等)之间的力学信号,在分子水平上研究界面和薄膜现象的静态和动态力

产品介绍

表面力仪测试存在于气体或液体中的两个光滑表面之间的力。灵敏度在纳牛级别,距离分辨率为0.1纳米。它可以测量表面之间的介质折射率、吸附等温线、毛细管冷凝等。表面力学方面,可以测试动态相互作用力,如粘弹性和摩擦力以及薄膜流变性,并可以观察分子(纳米)级别上表面变形之间介质折射率的实时变化。一些达到分子级平整度以及以上的硬材料都可以作为基底的光滑表面材料,比如云母、二氧化硅、蓝宝石、聚合物等;这些基底也可使用表面活性剂、脂质、聚合物、金属、金属氧化物、蛋白质和其它生物分子等进行表面修饰。

 
应用范围

分散科学 – 存在于液体表面和蒸汽的“胶体”力
附着力科学 – 远程的胶体力和短程的粘附力
表面化学 – 不同材料之间的表面和电化学相互作用
清洁,食品研究 – 表面活性剂与脂质单层和双层之间的作用力
生物材料和生物表面 – 蛋白质和聚合物修饰过的表面之间的力
生物医药相互作用 – 配体和受体、蛋白质和生物膜之间的相互作用
摩擦学 – 摩擦、润滑和光滑或粗糙的表面磨损、薄膜流变
粉末科技 – 互动作用过程中毛细效应和表面变形
材料研究 – 金属和氧化物表面和薄膜的机械性能以及失效分析
 

应用实例

表面力仪技术可以用于表征和量化各类在液体和气体中的两个表面之间的相互作用。静电相互作用包括范德华力和静电力、溶剂结构变化产生的力(溶剂化和水合力)、毛细力、疏水相互作用力、聚合物介导空间的消耗力、表面活性剂的单层和脂质双层、附着力和特定生物基团之间的配对相互作用力。动态和实时相互作用力检测包括在超薄膜(纳米流变)、液体慢松弛、密闭的几何形状聚合物、靠近过程中的表面变形、两个表面之间的分离和侧向滑动。最近的应用包括食品技术、离合器、壁虎如何在墙壁和天花板爬行、贻贝的生物粘附以及关节的生物润滑。
 

SFA 结合 FECO 光学技术可以测量以下内容

(i)  两个表面之间的力学关系 F,力学分辨率为nN。

(ii)  两个表面之间的绝对分离距离 D, 这个距离 D 的测量是直接的、独立的、明确的。即使样品是分离开的,不在彼此力场范围内。距离分辨率为0.1nm。

(iii)  表面相互作用区域中的局部形状轮廓/弹性变形的几何形状。比如,局部曲率半径 R 这个值在力-距离函数 F(D)、 表面能量-距离函数 E(D)以及粘附-表面能量 =1 ⁄2E(0)函数中都需要

(iv)  精确的接触面积

(v)  间隙中材料(吸附膜或其中的液体)的折射率,其允许确定表面之间材料的量以及它们之间的任何毛细管桥(从折射的不连续性)

(vi)  动态或非平衡相互作用,其分子间力随时间变化(松弛,平衡,增加,减少等);并且可以区别于热漂移或粘性力。例如,在一个缓慢溶解表面的化学反应中,SFA-FECO 技术甚至可以通过观察每日原子级别的变化来跟踪这个溶解(或吸附/沉积)

 
分子力作用过程图解
 
 
 
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