KSV NIMA Langmuir和Langmuir-Blodgett膜分析仪用于制备和表征具有可控堆积密度的薄膜。当我们需要以半连续的沉积程序来制备超大面积的薄膜时,可以使用这种特殊的KSV NIMA roll to roll 柔性 LB膜制备系统。

纳米材料薄膜涂层制备

使用纳米颗粒材料制备的涂层和薄膜在各种产品和应用中越来越受到人们的重视和使用,如显示器、传感器、医疗器械、储能材料和能量采集材料等。成功制备出能同时满足最优堆积密度、分子取向、膜厚度等多参数要求的均一涂层成为了众所周知的科研挑战。

而解决这种纳米颗粒薄膜涂层制备的一类精密技术就是KSV NIMA 的Langmuir-Blodgett (LB) 技术和 Langmuir-Schaefer (LS) 技术。

技术优势

KSV NIMA Langmuir膜分析仪可以在液-气界面制备单分子层,而KSV NIMA Langmuir Blodgett膜分析仪可以在液-气界面处形成单分子层,然后将该层作为涂层转移到固体基质上。Langmuir和Langmuir-Blodgett技术具有独特的优势,它们在全球被广泛应用于研究一些最基本的科学问题。 这些优点包括:

  • 精确控制分子堆积密度
  • 精确控制涂层厚度
  • 在大面积上均匀沉积
  • 可制备具有不同层结构的多层结构
  • 可使用不同种类的颗粒和基材,具有高度的灵活性
  • 在沉积之前可以预先监控涂层质量

KSV NIMA 柔性LB膜制备系统

KSV NIMA Langmiur和Langmuir-Blodgett膜分析仪是制备和研究单分子层的绝佳工具。基于30年来研究Langmuir膜累积得到的专业知识和经验,KSV NIMA 膜分析仪系统已成为一款多用途、功能强大的仪器,可以帮助您获得高质量数据。该系统设计非常灵活和坚固,可以确保超高质量的结果。当我们需要以半连续的沉积程序来制备超大面积的薄膜时,可以使用一种特殊的KSV NIMA 柔性 LB膜制备系统。

操作原理

如上图所示,在柔性膜制备过程中,柔性基材被连续地输送入槽体,在槽体中穿过单层纳米颗粒或其他材料。通过对沉积参数进行精确控制,能够快速地沉积大面积的均匀薄膜。柔性基材的运动由计算机控制的电动辊推动。在此过程中,超灵敏度的微量天平实时监测纳米颗粒的堆积密度。

 

 

特点与优势

质量

  • 单个固体PTFE槽(包括浸渍井)可以轻松清洁,没有任何胶水或涂层污染。
  • 可调支架、槽顶定位销、限位开关和溢流通道确保系统的安全可靠使用。支架可以很容易地移除来与显微镜集成。
  • 集成所有高精度部件的外壳一体化设计,坚固耐用。
  • KSV NIMA广泛的知识和应用支持团队让您可以充分利用您的仪器-与当地合作伙伴和全球工程师合作。

可用性

  • 采用超灵敏的压力传感器,使用标准Wilhelmy白金板方法进行表面压力感应。可选用一次性纸板来避免清洁或在有限空间内使用高质量铂金棒。
  • 功能强大的KSV NIMA LB软件将所有控制和数据分析集成到同一软件中,包括不同的表征工具。
  • 所有的槽都带有集成的温度控制通道,可以方便地与独立恒温水浴一起使用。

多功能性

  • 专门的表征工具可以保证在涂层之前和涂层工艺之后的漂浮薄层质量。
  • 采用简单的槽体和滑障放置的开放式模块化设计,便于与特征化系统集成,可升级并易于清洁零件。
  • 同时允许在液-液界面处进行研究,并且可以使用交替系统在单个实验中对两种不同材料自动进行交替镀膜。
  • 提供各种配件如pH探头、不同尺寸的Wilhelmy板、注射口等

应用概述

KSV NIMA Langmuir和Langmuir-Blodgett膜分析仪可用于制备高度复杂的有序薄膜。 这些应用包括:

  • 用纳米颗粒制备功能性涂层(改变例如润湿性、反射性、生物相容性、导电性、结合性质等)
  • 在空气-缓冲液界面处形成模型细胞膜,研究毒素或药物对细胞膜的影响
  • 形成用于研究聚合物交联、稳定性、降解等的聚合物薄膜
  • 用多组分结构构建复杂的传感器表面
  • 研究两亲分子的相互作用、吸附、解吸、界面稳定性和结构
  • 界面流变学研究,以确定薄膜的稳定性、相变或反应

通常用于薄膜制作的材料包括

  • 纳米颗粒(聚合物,陶瓷,金属)和石墨烯
  • 脂质体和磷脂
  • 聚合物和低聚物
  • 蛋白质,多肽和其他生物聚合物
  • 量子点
  • 表面活性剂、乳液、胶体
  • 其他两亲性分子

 

软件

KSV NIMA LB软件是制备涂层和研究Langmuir薄膜的强大工具。 基于30年的经验,KSV NIMA LB软件包含有效和简便的测量和数据处理所需的所有工具。

多功能测试模式使得测量涵盖从浸渍到压缩等温线、吸附研究和界面流变学。 该软件将整个测量设置与结果一起保存,便于分析。 所有数据都可以根据需要轻松查看、绘图、报告和导出。

测试功能包括:

  • 用于沉积材料层的镀膜模式,包括镀膜效果参数转移比,在整个浸渍过程中保持堆积密度恒定
  • 压缩/弛豫等温线,用于分子相互作用和相变
  • 等温等压线,通过自动保持压力稳定并跟随温度/面积变化
  • 单分子层动力学,用于酶、聚合或任何其他零级反应
  • 酶、蛋白质、肽和类似分子的吸附和渗透
  • 采用滑障振荡法测试界面流变学,用于Langmuir膜的粘弹性研究、乳液或泡沫稳定性等
  • 集成的KSV NIMA表征工具功能,便于集成如与KSV NIMA 小型布鲁斯特角显微镜MicroBAM联用时基于表面压力的自动图像记录

应用实例

纳米颗粒、石墨烯和氧化石墨烯涂层

LB和LS技术提供了制备高度有序堆积的纳米颗粒薄膜的平台。 这些涂层具有特殊功能,可用于新的应用。

在KSV NIMA中型槽上使用Langmuir-Blodgett技术沉积在石英基底上的单分子层200nm直径聚苯乙烯纳米球。 (a)单分子层的AFM图像,(b)同一图像的傅立叶变换,表明采用该技术可实现优异的结晶度。Copyright Dr. Alaric Taylor

浸渍镀膜、LB和LS技术已被证明是控制石墨烯和氧化石墨烯薄膜的优良方法。 这些方法大大提高了由液体剥离方法生产得到的SG和SGO的沉积分散可控性。由于液体剥离法被认为是最具有潜力的工业大规模生产石墨烯的方法,因此这些沉积方法在石墨烯研究中具有重要意义。

利用PM-IRRAS,可以记录漂浮和沉积层的详细IR光谱以确定化学组成。 可制备一张石墨烯片,以验证LS是制备和研究单层石墨烯和氧化石墨烯薄膜的好方法。

Gilje, S. et al., ‘Nano Letters’ (2007), 7, 3394-339

亲脂性蛋白常常存在于细胞膜中,漂浮单分子层模型可用于研究它们在接近原始环境时的相互作用,研究参数包括不同环境或含量的膜的堆积密度。

配件

KSV NIMA提供了广泛的配件选择,可以集成到系统中提供进一步的检测表征功能。包括:

  • MicroBAM 布鲁斯特角显微镜用于确保预沉积膜的表面结构完整性
  • 用于自动导入样品颗粒或分子的自动进样泵
  • 亚相蒸发补偿工具,防止长时间测量中的亚相蒸发
  • 用于研究分子取向排布的表面电位仪(SPOT)
  • Langmuir-Schaeffer水平沉积样品架
  • 用于沉积环境的温度监控设备
  • 用于监测沉积液体的pH测量探针
  • 用于将样品直接导入亚相的注射端口
  • 用于研究分子取向排布的表面电位仪(SPOT)
  • Langmuir-Schaeffer水平沉积样品架
  • 用于沉积环境的温度监控设备
  • 用于监测沉积液体的pH测量探针
  • 用于将样品直接导入亚相的注射端口

技术参数

KSV NIMA 柔性 LB膜制备系统
表面积 2330 cm2
槽体内部尺寸 685 mm x 340 mm x 4 mm
 滑障速度(mm/min) 0.1...270
滑障类型 1 个, POM材质
膜天平测量范围(mN/m) 0...300
膜天平分辨率 (μN/m) 0.1
膜天平数量 1 -2个
亚相容积(mL) 5430
浸渍井尺寸 300 mm x 300 mm x 50 mm
柔性基板宽度 1…200 mm
柔性基板转速 1…100 mm/min
辊轴运动位置分辨率 20 um
薄膜提拉角度 可调节, 30°- 90 °
镀膜方式手动或半自动 镀膜方式手动或半自动
兼容性 LB膜浸渍镀膜头、小型布鲁斯特角显微镜、表面电位仪、自动进样泵、亚相蒸发补偿工具、LS水平镀膜装置等

 

LB膜全部型号技术指标

  KSV NIMA 亚相蒸发补偿工具

视频缩略图

  KSV NIMA 自动进样泵

视频缩略图