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  高分子超薄膜在電子、信息和生命等諸多領域的應用，使之成為高分子材料和高分子物理領域的研究熱點之一。結晶高分子薄膜的性能與其大分子鏈構象、聚集態(tài)結構和表面微圖案都密切相關。近十年來，隨著功能高分子單晶(含單層或寡層片晶)工程及應用研究的不斷深入，除了納米尺度結晶形貌的表征以外，多功能原子力顯微鏡還被用于研究分子結構、結晶條件和后處理條件對功能高分子晶體性能(電、熱、光、磁等)的影響，進一步還可采用掃描探針加工技術(機械刻蝕、電致刻蝕和熱致刻蝕等)對其性能進行調(diào)控以構筑功能化聚集態(tài)結構和微圖案。另一方面，超薄膜中單層或寡層片晶也可為研究高分子結晶提供合適的模型體系，與原子力顯微鏡相結合，不但可以在原位、實空間、高分辨地研究高分子的成核與生長過程(生長形態(tài)演變和生長動力學)，還可以用于研究亞穩(wěn)態(tài)折疊鏈片晶厚度和形態(tài)隨熱處理溫度與時間的演化，從而加深對片晶內(nèi)有序差異、片晶增厚與熔融行為和自誘導成核的認識。張彬教授主要圍繞采用原子力顯微鏡研究超薄膜中高分子的成核生長及形態(tài)演變機制、導電高分子薄膜晶體性能表征與掃描探針刻蝕構筑導電圖案三個方面論述了近幾年來的研究結果及相關進展。

  張彬教授在《高分子學報》2020年第3期(即將出版)的特約專論中系統(tǒng)評述原子力顯微鏡研究高分子超薄膜結晶機理及功能化調(diào)控方面的相關研究進展。目前，高分子薄膜結晶研究主要集中于不同薄膜厚度和結晶溫度條件下擴散限制聚集、不穩(wěn)定生長、分子鏈結構與退火增厚對成核、生長動力學、折疊鏈片晶取向、片晶形態(tài)與性能的影響等。高分子薄膜作為低維模型體系，有助于研究高分子結晶中的鏈段排列、取向結晶形態(tài)與微結構性能等，結合原子力顯微鏡可以在納米尺度真實時空下表征高分子成核、生長、增厚和熔融全過程的晶體形貌演變，同時也可在納米至亞微米尺度原位測量高分子晶體的物理性能 (機械性能，導電性能，壓電性能和界面性能等)。此外，基于掃描探針加工技術的圖案化方法也不斷發(fā)展，結合功能高分子材料特性與外場作用下針尖誘導加工技術可實現(xiàn)納米尺度圖案和聚集態(tài)結構的構筑與調(diào)控，尤其是機械刻蝕、電致刻蝕和熱致刻蝕等顯示出了一定的應用潛力。

  論文鏈接：https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2019.19185