01原理概述

在原子力顯微鏡中，核心部分是一根帶有納米尖部的懸臂 。利用它像我們更小的手指一樣，去觸摸樣品的表面，在運(yùn)動(dòng)過程將探針高度變化的信息通過激光傳回位置靈敏接收器，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級(jí)分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息。是一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型敏感元件之間的很微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。

02研究應(yīng)用

電化學(xué)腐蝕研究中的應(yīng)用:腐蝕研究中有大氣腐蝕、微生物腐蝕和緩蝕劑腐蝕。

其中在大氣腐蝕研究中，潮濕環(huán)境中，金屬材料表面的液膜充當(dāng)了表面微陽級(jí)和微陰級(jí)之間的導(dǎo)電通路，加速了金屬腐蝕過程，因此原位檢測(cè)液膜中的微區(qū)電位分布是研究金屬材料大氣腐蝕的關(guān)鍵之一。 KPFM可以有效實(shí)現(xiàn)在大氣氣氛中工作的微區(qū)分析這一需求功能。加工工藝對(duì)不銹鋼的結(jié)構(gòu)起到?jīng)Q定性作用,在 ?ｒｎｅｋ 等研究利用 SEM-EBSD與 KPFM關(guān)聯(lián)成像技術(shù)，同位表征了在相對(duì)濕度為38％的條件下冷軋工藝使不銹鋼的微觀結(jié)構(gòu)表面的三維形貌和電勢(shì)分布，表明了因局部應(yīng)變而產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致兩相間電勢(shì)差的變化，進(jìn)而造成了雙相不銹鋼的點(diǎn)腐蝕多出現(xiàn)在奧氏體內(nèi)的現(xiàn)象。以及在加工工藝中，探究加工溫度對(duì)腐蝕行為的影響。Ｇｕｏ 等結(jié)合ＥＢＳＤ 和ＫＰＦＭ 技術(shù)研究了不同退火溫度對(duì)2507雙相不銹鋼表面電勢(shì)的影響。

在大氣腐蝕研究中，可以利用EBSD與 KPFM聯(lián)用以及KPFM對(duì)樣品材料的電勢(shì)差、電級(jí)電位活性，功函數(shù)等方面的改變進(jìn)行探究對(duì)腐蝕行為的影響。

微生物腐蝕研究：afm原子力顯微鏡在微生物腐蝕研究中的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在可以在液體環(huán)境中對(duì)細(xì)菌吸附和生物膜形成等過程進(jìn)行原位表征。

緩蝕劑腐蝕研究：利用原子力顯微鏡原位測(cè)定緩蝕劑加入前后樣品表面的變化來考察緩蝕劑的性能并推測(cè)緩蝕機(jī)理是緩蝕劑研究中的常用手段。

土壤膠體中的研究應(yīng)用：

afm原子力顯微鏡具有納米級(jí)的分辨率且能夠測(cè)量物質(zhì)顆粒間相互作用力的大小，在寇琪等人的研究中探討了原子力顯微鏡在測(cè)定土壤膠體表面形貌、測(cè)定土壤膠體相互作用力方面的研究進(jìn)展，利用自身分辨率高、可檢測(cè)樣品范圍廣、三維成像、保持樣品原樣下檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)對(duì)土壤中特殊微域中溶質(zhì)遷移和元素分布進(jìn)行探究，以深入認(rèn)識(shí)非均相土壤系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化及生物有效性機(jī)制。深入揭示土壤膠體顆粒的表面特征及顆粒間相互作用方式、強(qiáng)度和機(jī)制，闡明土壤肥力演變過程、污染物在土壤中的遷移機(jī)理提供理論參考。

afm原子力顯微鏡可以通過數(shù)值的形式獲得土壤樣品表面高低起伏的狀態(tài)，并能夠基于 NanoScope Analysis 軟件得到土壤樣品的顆粒數(shù)、顆粒粒徑、顆粒高度和表面積等參數(shù)，對(duì)土壤聚集程度以及聚集體狀態(tài)等形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行分析，并且對(duì)土壤樣品的形貌進(jìn)行三維成像。