高分子聚合物是指具有非常大分子量的化合物，其分子由一個(gè)個(gè)鏈節(jié)“手拉手連接”。材料領(lǐng)域所說(shuō)的聚合物/高分子材料通常是指人工合成的橡膠、塑料、纖維這三大類(lèi)材料。聚合物材料應(yīng)用廣泛，在工業(yè)及生活中無(wú)處不在。

為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求，我們通常需要對(duì)聚合物材料進(jìn)行改造已獲得不同功能的材料。通過(guò)“改造”，我們可以獲得從絕熱到導(dǎo)熱，從絕緣到導(dǎo)電，從易燃到阻燃，從白色到各種顏色，從密實(shí)到多孔的各種聚合物材料。

而對(duì)于聚合物的功能性開(kāi)發(fā)，毫不夸張的說(shuō)，其實(shí)就是對(duì)功能填料/添加劑的開(kāi)發(fā)。下文附聚合物中常見(jiàn)填料的類(lèi)型及其功能。

對(duì)于聚合物填料而言，其研究方向主要集中在其一，開(kāi)發(fā)新型填料及復(fù)合材料制備手段；其二，研究不同類(lèi)別、形貌及尺寸的協(xié)同效應(yīng)，獲取最佳配方；還有一個(gè)是如何讓填料在基體這個(gè)獲得最佳的分散、填充效果效果。

三元復(fù)合填料在導(dǎo)熱PA中的填充分布示意圖

一切工作都做好了之后，該如何表征填料在聚合物中的填充效果呢？我想電鏡是一個(gè)幫助我們快速檢測(cè)填料在聚合物中填充效果的方法。

通過(guò)掃描電鏡成像，可以對(duì)各類(lèi)填料材料，例如玻纖進(jìn)行直徑分析和缺陷檢查。可以對(duì)填珠材料進(jìn)行粒徑表征和粗略的均勻性評(píng)估。以飛納電鏡為例，抽真空時(shí)間僅需 15 秒，從進(jìn)樣到第一張 SEM 圖像僅需 30 秒，可以幫助我們快速的看見(jiàn)填料在聚合物基體中的狀態(tài)。

掃描電鏡對(duì)填料及分布特性進(jìn)行表征（來(lái)源：飛納電鏡）

背散射電子（BSD ）的圖像顯示的則是元素的成分信息成像，上圖為橡膠中填料分布 BSD 成像

根據(jù)飛納電鏡官網(wǎng)，在聚合物研究中很多時(shí)候還需要用到“冷臺(tái)”來(lái)輔助研究，這是由于很多聚合物材質(zhì)的熔點(diǎn)很低，例如，高密度聚乙烯熔點(diǎn)范圍為 132-135℃，PMMA 的熔點(diǎn)約 130–140 °C。如果不進(jìn)行冷凍處理的話(huà)，，材料表面由于電子束的熱效應(yīng)，局部溫度升高，產(chǎn)生了許多孔洞，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估填料的分布特性。因此需要對(duì)樣品冷凍，使成型更加準(zhǔn)確。

參考資料：

1、phenom-China.com；飛納電鏡，聚合物填料研究的十八般武藝。

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