KSV NIMA 交替型LB膜分析儀

1. 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

KSV NIMA LB膜分析儀（全稱：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zui廣泛的一款設(shè)備。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。

KSV NIMA 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。

KSV NIMA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. 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)zui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zui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*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). *層鍍膜；(d). 改變沉積池；(e). 第二層鍍膜

3. 技術(shù)參數(shù)

3.1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：0-150 mN/m
9. 天平zui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: 4 μN/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. zui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

3.2大型交替LB膜分析儀（KN2004）

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： 930 cm² (*2)
5. 槽體內(nèi)部尺寸：775 x 120 x 10 mm（長(zhǎng) x 寬 x高, *2）
6. 溫度范圍：-10 oC – 60oC
7. 滑障速度: 0.1-200 mm/min
8. 滑障速度精度: 0.1  mm/min
9. 測(cè)量范圍：0-150 mN/m
10. 天平zui大負(fù)荷: 1 g
11. 天平定位調(diào)節(jié)： 360° x 110mm x 45 mm（XYZ）
12. 傳感精度: 4 μN/m
13. 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
14. Langmuir-Blodgett測(cè)試槽亞相容積：6000 ml
15. 鍍膜井尺寸：半圓形,半徑133mm, 深度128mm
16. zui大基材尺寸：3 x 129 x114 mm或4英寸
17. 鍍膜速度：0.1 – 85 mm/min
18. 電源： 100...240 VAC
19. 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*的設(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)

KSV NIMA LB膜分析儀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*的剪切流變儀可以測(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

• 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

• 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

• 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

• 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

• 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)

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