案例研究：高分子科学和工程系，马萨诸塞大学

“以前实验室一整天的工作量，现在我们半小时完成。”

- Thomas P. Russell 教授，Silvio O. Conte 特聘教授,高分子科学和工程系，马萨诸塞大学

新的聚合物测试表面需要新的测量方法

马萨诸塞大学的科学家们希望解决一个困扰了聚合物领域数十年的问题： 什么是超薄聚合物薄膜的玻璃相变温度？它明显不同于大块玻璃相变温度吗？这个问题成为 Tom Russell 教授，Haiyun Lu 博士，和研究生 Wei Chen 的研究课题。 他们的新方法是观测（加热和冷却）这些浮在液体，特别是一种离子液体上的薄膜，这些薄膜不再受如硅晶圆基板的限制。

但他们面临这个问题： 如何测量这些特殊的薄膜厚度？他们考虑使用大学的X射线反射仪和光谱椭偏仪。 可是，这些仪器需要几毫米，甚至几厘米宽的样品，而且采集时间（特别是X射线）对科研小组的聚合物动态系统来说太长。

光谱反射提供快速经济的测量

令人惊讶的是，光谱反射仪竟然是这个相当困难的问题的最佳解决方案，并且是最便宜的。光谱反射仪只需要1.5毫米的微小光斑就能测量，数据采集不到一秒钟就能完成。

马萨诸塞大学的科研小组比较了测量光谱反射率的不同技术，每一种都有缺点。 Lu 博士说，“X射线反射率在室温时测量的数据是可靠的，但当温度增加，液体层次和薄膜厚度改变，测量就变得费时而且不准确了。” 科研小组接着检验了 Filmetrics 公司的 F20-UV，配上小组设计的离子液体和聚合物膜均匀加热平台， F20-UV 成为这项研究的最佳选择。 因为它能在很短的时间（通常以毫秒为单位）内测量不同介质上超薄的薄膜（1纳米）。“Filmetrics公司的薄膜测量系统又快又简便，” Lu 博士说。

Filmetrics 还在设置测试环境，营造合适的实验条件方面为科研小组提供咨询。 Lu 博士补充道， “Filmetrics 给我们很多有效的技术支持，使系统满足我们特殊的测试需要。”

有意义可发表的研究成果

用 Filmetrics F20-UV 测出的高分子聚合物厚度给了马萨诸塞大学科研小组期待的数据： 高分子薄膜在加热到高出大块玻璃相变温度时厚度如何变化(图 1）。 这项研究成果已发表在杂志 《巨分子》 上。

Filmetrics 仪器使研究小组用比别的测量方法少得多的时间和精力完成了研究。 “以前实验室一整天的工作量，现在我们半小时完成，” Russell 博士说。

聚合物膜研究经济的解决方案

高分子科学和工程系现在有三台 Filmetrics F20 仪器，教授们，研究生们，博士后们用这三台仪器进行：

• 快速，高分子科学和工程系人员随来随测
• 同时在不同国家机构进行GISAXS/SR溶解-膨胀聚合薄膜研究（X-射线）
• 测量聚合物薄膜褶皱松弛参数

“当我跟同事和学生谈起 Filmetrics F20-UV 测量，我会问薄膜厚度范围，透明还是不透明， 以及折射率，” Lu 博士说， “这些因素帮我决定 F20-UV是不是合适的选择。”

对马萨诸塞大学的实验室研究人员来说，Filmetrics F20-UV 已经被证明是快速，简便，低成本的理想解决方案。更重要的是，Filmetrics 应用工程师们专业的技术咨询，帮助研究人员找出合适测试设置，并生产尖端的研究成果。