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KSV NIMA常規(guī) 交替型LB膜分析儀

1. 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

KSV NIMA為瑞典百歐林科技有限公司旗下的子品牌之一，主要經(jīng)營(yíng)方向?yàn)閱畏肿訉颖∧さ臉?gòu)建與表征工具。LB（Langmuir-Blodgett）膜分析儀為KSV NIMA自主研發(fā)的一款單分子層膜的制備和表征設(shè)備，是LB膜的沉積領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的一款設(shè)備。

LB膜分析儀配備了鍍膜井和鍍膜頭，在所需的堆積密度下，鍍膜頭可以用來(lái)將Langmuir膜轉(zhuǎn)移到固體基材上，鍍膜井可以在Langmuir膜下為固體樣品提供空間。將Langmuir膜轉(zhuǎn)移到樣品上，密度，厚度及均勻性等性質(zhì)將會(huì)保留，從而實(shí)現(xiàn)了制備不同組成的多分子層結(jié)構(gòu)的可能。與其他有機(jī)薄膜沉積技術(shù)相比，LB沉積方法受功能性分子的分子結(jié)構(gòu)限制影響很小，這意味著LB技術(shù)是能夠進(jìn)行自下向上的一種組裝方法。

交替型LB膜分析儀為我公司LB膜分析儀系列中的一款特色產(chǎn)品。它可用于兩種材料的交替層鍍膜，包括兩個(gè)槽體，兩個(gè)表面壓力傳感器和兩對(duì)滑障。該槽有兩種尺寸，標(biāo)準(zhǔn)型和大型。

2. KSV NIMA常規(guī) 交替型LB膜分析儀工作原理

位于氣-液或液-液界面處不可溶的功能性分子、納米顆粒、納米線或微粒所形成的單分子層可定義為Langmuir膜。這些分子能夠在界面處自由移動(dòng)，具有較強(qiáng)的流動(dòng)性，易于控制其堆積密度，研究單分子層的行為。將材料沉積在淺池（稱頂槽）中的水亞相上，可以得到Langmuir膜。在滑障的作用下，單分子層可以被壓縮。表面壓力即堆積密度可以通過(guò)Langmuir膜分析儀的壓力傳感器進(jìn)行控制。

在進(jìn)行典型的等溫壓縮測(cè)試時(shí)，單分子層先從二維的氣相(G)轉(zhuǎn)變到液相(L)最后形成有序的固相(S)。在氣相中，分子間的相互作用力比較弱；當(dāng)表面積減小，分子間的堆積更為緊密，并開(kāi)始發(fā)生相互作用；在固相時(shí)，分子的堆積是有序的，導(dǎo)致表面壓迅速增大。當(dāng)表面壓達(dá)到最大值即塌縮點(diǎn)后，單分子層的堆積不再可控。

圖1 單分子層膜狀態(tài)受表面壓力增加的影響

LB膜沉積過(guò)程是將樣品從單分子層中垂直拉出（圖2a），通過(guò)反復(fù)沉積技術(shù)可制備多層LB膜（圖2b），親水性及疏水性樣品均可在液相或氣相中沉積為單分子層。

圖2 (a). LB沉積過(guò)程示意圖；(b). 多層單分子膜的制備

交替型LB膜分析儀的鍍膜過(guò)程如圖3所示。當(dāng)使用兩個(gè)單分子層壓縮沉積池和一個(gè)空白沉積池時(shí)，可實(shí)現(xiàn)交替鍍膜，浸漬過(guò)程可在3個(gè)沉積池中選擇任意路徑多次循環(huán)（圖3a）；在共同的亞相（淺藍(lán)色）上方，有兩種不同的單分子層（紫色和深藍(lán)色）（圖3b）；上臂將樣品向下通過(guò)單分子膜，由下臂接住樣品。沉積循環(huán)也可從亞相開(kāi)始，進(jìn)行第一層鍍膜（圖3c）；下臂可根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)到另一單分子層的沉積池或空白沉積池中，改變沉積池（圖3d）；下臂提起樣品，傳遞給上臂（樣品從任意一側(cè)通過(guò)兩個(gè)單分子層中任意一個(gè)），進(jìn)行第二層鍍膜（圖3e）。

圖3 (a). 交替沉積池構(gòu)造示意；(b). 樣品在在夾具上；(c). 第一層鍍膜；(d). 改變沉積池；(e). 第二層鍍膜

3. 技術(shù)參數(shù)

3.1 常規(guī)交替型LB膜分析儀（KN2006）

1.      槽體材質(zhì)：固體燒結(jié)，無(wú)孔PTFE材質(zhì)，快速限位孔固定，可拆卸清洗或更換為多種其他功能性槽體，含雙側(cè)導(dǎo)流槽，內(nèi)置水浴系統(tǒng)接口

2.      框體特性：33 mm槽體高度調(diào)節(jié)，天平可XYZ三維定位調(diào)節(jié)，含安全限位開(kāi)關(guān)，含攪拌、pH測(cè)量、樣品注射輔助系統(tǒng)等接口

3.      系統(tǒng)設(shè)計(jì)：模塊化設(shè)計(jì)，可獨(dú)立進(jìn)行表面壓測(cè)量和鍍膜實(shí)驗(yàn)，可原位進(jìn)行表面紅外、表面電勢(shì)、布魯斯特角圖像、界面剪切等測(cè)試

4.      槽體表面積：587 cm² (*2)

5.      槽體內(nèi)部尺寸：782 x 75 x 5 mm（長(zhǎng) x 寬 x高, *2）

6.      滑障速度: 0.1-200 mm/min

7.      滑障速度精度: 0.1  mm/min

8.      測(cè)量范圍：0-300 mN/m（鉑金板）；0-1000 mN/m（鉑金棒）

9.      天平最大負(fù)荷: 1 g

10.  天平定位調(diào)節(jié)： 360° x 110mm x 45 mm（XYZ）

11.  傳感精度: 0.1μN/m

12.  表面壓測(cè)試元件： 標(biāo)準(zhǔn)Wilhelmy白金板，W19.62 x H 10mm，符合EN 14370:2004國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。其他選項(xiàng)：Wilhelmy白金板（W10 x H10 mm）、液/液Wilhelmy鉑金板（W19.62 x H7 mm）、Wilhelmy紙板、白金棒

13.  Langmuir-Blodgett測(cè)試槽亞相容積：1400 ml

14.  鍍膜井尺寸：半圓形,半徑75 mm, 深度74 mm

15.  最大基材尺寸：3 x 30 x 50 mm

16.  鍍膜速度：0.1 – 85 mm/min

17.  電源： 100...240 VAC

18.  頻率： 50...60 Hz

4. 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)及亮點(diǎn)

4.1 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

1.      專(zhuān)為極度精確測(cè)試設(shè)計(jì)的超敏感表面張力傳感器。鉑金屬板，鉑金屬棒及紙板都可用作探針以滿足不同的需求。

2.      開(kāi)放性的設(shè)計(jì)便于槽體在框架上的放置及不同槽體的快速更換，同時(shí)便于清洗槽體表面。

3.      當(dāng)需要清潔或更換新槽體時(shí)，槽體在框架上的拆卸/放置極其方便。

4.      Langmuir-Blodgett槽體是由便于清潔、可靠耐久的整塊純聚四氟乙烯構(gòu)成，其設(shè)計(jì)能夠防止槽體和鍍膜井發(fā)生泄漏，同時(shí)避免了使用膠水及其他封裝材料造成的潛在污染。

5.      滑障由親水性的迭爾林聚甲醛樹(shù)酯制成，可提高單分子層的穩(wěn)定性?？筛鶕?jù)客戶需要提供疏水性的聚四氟乙烯壓縮滑障。穩(wěn)健的金屬構(gòu)架能夠防止滑障隨著時(shí)間的推移而變形。

6.      對(duì)稱滑障壓縮為標(biāo)準(zhǔn)的均勻壓縮方法，但任意儀器均可實(shí)現(xiàn)單一滑障壓縮。

7.      居中的鍍膜井有利于單分子層LB沉積的均一性。

8.      通過(guò)外部循環(huán)水浴對(duì)鋁制底板進(jìn)行加熱/冷卻，以控制亞相的溫度（水浴為分開(kāi)銷(xiāo)售）。

9.      通過(guò)調(diào)整框架撐腳，可快速而準(zhǔn)確地校準(zhǔn)槽體水平。當(dāng)需要放置顯微鏡時(shí)，框架撐腳也可很容易地從槽體上拆除。

4.2 產(chǎn)品亮點(diǎn)

4.2.1 聯(lián)用或相關(guān)分析技術(shù)

本產(chǎn)品可與界面紅外反射吸收光譜儀(PM-IRRAS)，布魯斯特角顯微鏡(BAM)，界面剪切流變儀（ISR），熒光顯微鏡，X射線等光學(xué)表征技術(shù)聯(lián)用或?qū)悠愤M(jìn)行后續(xù)分析。具體如：

1.      紅外反射吸收光譜(KSV NIMA PM-IRRAS)

2.      石英晶體微天平(Q-Sense QCM-D)

3.      表面等離子共振儀

4.      電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x

5.      紫外可見(jiàn)吸收光譜儀

6.      原子力顯微鏡

7.      X射線反射器

8.      透射電子顯微鏡

9.      橢圓偏振儀

10.  X射線光電子能譜儀等

4.2.2 本公司可提供聯(lián)用儀器簡(jiǎn)介

1.      界面紅外反射吸收光譜儀（PM-IRRAS）

帶極化模塊的界面紅外反射吸收光譜儀主要用來(lái)決定分子的取向和化學(xué)組成。

2.      布魯斯特角顯微鏡（BAM）

可進(jìn)行薄膜的均一性、相行為和形貌的單分子層成像和光學(xué)觀測(cè)。

3.      表面電位測(cè)量?jī)x（SPOT）

使用無(wú)損振蕩板式電容技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)薄膜的電位變化，從而對(duì)單分子層的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征。提供堆積密度和取向等信息，可對(duì)任何Langmuir等溫測(cè)試進(jìn)行補(bǔ)充。

4.      界面剪切流變儀（ISR）

這種剪切流變儀可以測(cè)量界面處的粘彈性。適用于氣-液或油-水的研究，在控制表面壓的同時(shí)，可對(duì)粘彈性進(jìn)行分析。

5. 產(chǎn)品應(yīng)用

5.1 應(yīng)用范圍

l  生物膜及生物分子間的相互作用

?   細(xì)胞膜模型（如：蛋白質(zhì)與離子的相互作用）

?   構(gòu)象變化及反應(yīng)

?   藥物傳輸及行為

l  有機(jī)及無(wú)機(jī)涂料

?   具有光學(xué)、電學(xué)及結(jié)構(gòu)特性的功能性材料

?   新型涂料:納米管、納米線、石墨烯等

l  表面反應(yīng)

?   聚合反應(yīng)

?   免疫反應(yīng)、酶-底物反應(yīng)

?   生物傳感器、表面固定催化劑

?   表面吸附和脫附

l  表面活性劑及膠體

?   配方科學(xué)

?   膠體穩(wěn)定性

?   乳化、分散、泡沫穩(wěn)定性

l  薄膜的流變性

?   擴(kuò)張流變

?   界面剪切流變（與KSV NIMA ISR 聯(lián)用）

5.2 客戶發(fā)表成果（部分）

1.      Q. Guo et al., J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 630-631. (IF= 11.444)

2.      Kumaki et al., Macromolecules 1988, 21, 749-755. (IF= 5.927)

3.      S. Sheiko et al., Nature Materials 2013, 12, 735-740. (IF= 36.4)

4.      Q. Zheng et al., ACS Nano 2011,  5(7), 6039–6051. (IF= 12.033)

5.      Azin Fahimi et al., CARBON 2013, 64, 435 – 443. (IF=6.16)

6.      Xiluan Wang et al., J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6338–6342. (IF= 11.444)

7.      Zhiyuan Zeng et al. Adv. Mater. 2012, 24, 4138–4142. (IF= 15.409)