1.溶解法（內(nèi)聚能密度法）
低分子分子間的作用力可以直接通過低分子間的內(nèi)聚能密度表征。內(nèi)聚能指的是將以Van DerWaals力或氫鍵力相互結(jié)合的分子分離所需要的能量。
內(nèi)聚能密度的測定方法為實際測量把1 Mol的液體汽化所需要的能量。對于高分子而言，由于其鏈型分子結(jié)構(gòu)上基團之間相互作用所形成的Van Der Waals力的合力要大于分子中原子間的化學(xué)鍵力，分子在完全分離前即會出現(xiàn)化學(xué)鍵的斷裂，即分子的裂解，因此高分子材料不可能出現(xiàn)氣相形態(tài)。可見，不可能用直接測定高分子內(nèi)聚能密度的方式表征高分子間的分子間作用力。
在實踐上，通常采用高分子聚合物的良溶劑溶解、分離高分子，然后以良溶劑的內(nèi)聚能密度估計高分子聚合物的內(nèi)聚能密度。
2.原子力顯微鏡法
在原子力顯微鏡的探針和樣品的表面涂復(fù)需要測定的同一高分子聚合物。當(dāng)探針與樣品表面接觸時，涂復(fù)在探針和樣品表面的高分子間的作用力對探針臂施加了一定的負荷。這一附和被原子力顯微鏡的上的負荷傳感元件感知，從而直接測量得到高分子之間的分子間作用力。
2.1原子力顯微鏡
與光學(xué)和電子顯微鏡用光、電波以透射或反射方式獲得樣品微觀形貌的二維信息不同，原子力顯微鏡使用一個微小的探針“摸索”對象的微觀面貌。原子力顯微鏡具有下述特點：
l 不受光、電子波長對顯微鏡分辯率的限制；
l 可實現(xiàn)三維形貌的觀測；
l 可以得到樣品與探針相互作用的信息；
l 高分辨率：典型AFM的側(cè)向分辨率（X，Y方向）可以達到2nm，垂直分辨率（Z向）小于0.1nm。
l 樣品準備簡單；
l 操作環(huán)境不受限制。
2.2原子力顯微鏡工作原理
原子力顯微鏡工作時，探針以接觸、非接觸、敲擊方式中的一種方式探索樣品的表面。當(dāng)探針的針尖接近樣品時，針尖由于受到力的作用使懸臂偏轉(zhuǎn)或使懸臂的振幅改變。懸臂的變化由監(jiān)測系統(tǒng)檢測到后傳遞給反饋系統(tǒng)和成象系統(tǒng)。連續(xù)記錄探針掃描過程中的變化即可以得到樣品的信息和表面圖像。
原子力顯微鏡（AFM）主要由以下部分構(gòu)成：
l 探針：原子力顯微鏡的關(guān)鍵部分，由懸臂和懸臂末端的針尖組成。懸臂一般長為100~200μm、寬10~40μm、 厚0.3~2μm；彈性系數(shù)變化在幾十Nm-1到百分之幾Nm-1；共振頻率大于10kHz。懸臂的背面鍍有一層金屬以達到鏡面反射的目的。
l 光檢測器：激光由光源出發(fā)照射在由金屬包覆的懸臂上，反射后進入光電二極管檢測器。然后通過電子線路把照在兩個二極管上的光量差變成電壓信號以指示光點的位置。
l 掃描系統(tǒng)：利用壓電陶瓷將1Mv~1000V的電壓信號轉(zhuǎn)換成十幾分之一到幾微米的位移。通過控制電極的變化實現(xiàn)掃描器在X-Y-Z三個方向上的運動。
l 反饋控制系統(tǒng)：由計算機處理通過電子線路輸入的掃描信號。當(dāng)檢測到的控制信號偏離設(shè)定的控制信號時，計算機發(fā)出修正信號修正掃描器和針尖的運動。
l 記錄、成像系統(tǒng)：計算機處理由針尖檢測到的樣品信息，繪制圖像。
2.3影響原子力顯微鏡分辨率的因素
1. 步寬：計算機記錄掃描數(shù)據(jù)點的步寬（步長）。
2. 針尖：影響原子力顯微鏡成像的主要因素在于針尖的曲率半徑和針尖側(cè)面角。原子力顯微鏡的垂直分辨率與針尖無關(guān)。
3. 噪音：噪音的來源很多，其中包括電源、聲源和機械振動等。高質(zhì)量的AFM提供小于0.1nm的噪音影響。
4. 像素：垂直方向所取數(shù)據(jù)點的數(shù)目限制最小可分辨尺寸。像素的大小取決于原子力顯微鏡的設(shè)計。
2.4 原子力顯微鏡的測定假象
原子力顯微鏡的測定可以在真空、氣相、液相和電化學(xué)環(huán)境下工作，但在某些條件下原子力顯微鏡的測定結(jié)果也會出現(xiàn)假像。假象一般是由于以下幾種情況：
l 針尖成像：樣品特征比針尖更為尖銳時，假象出現(xiàn)。
l 鈍或污染的針尖：當(dāng)針尖磨損后不夠尖銳，或針尖受到污染時所獲圖象可能是針尖的磨損的形狀或污染物的形狀。這種假象的特征是整幅圖像具有相同的特征。
l 雙針尖或多針尖：當(dāng)一個針尖末端帶有兩個或多個尖點時，尖點依次掃描樣品而得到重復(fù)圖像。
l 樣品上的污染物：樣品上的污染物可以被針尖帶走，并隨針尖運動，導(dǎo)致圖象大面積不清。
分子間作用力的測量只是原子力顯微鏡在高分子領(lǐng)域的一種特殊應(yīng)用。從1988年開始，原子力顯微鏡已經(jīng)成為高分子科學(xué)研究中的一個重要技術(shù)手段。AFM在以下方面得到了廣泛地應(yīng)用：
l 高分子表面形貌；
l 微觀尺寸下材料性質(zhì)的研究；
l 多組份樣品的相分布研究；
l 亞表面結(jié)構(gòu)的研究。 |
