[發明專利]基于過膜壓強測試的薄膜力學強度表征方法及裝置

有效

• 申請號: 202110319895.5
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113218772B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 侯旭;雷津美;樊漪
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳淑嫻

本發明公開了基于過膜壓強測試的薄膜力學強度表征方法，是以多孔材料為載體，使待測薄膜承載于載體的第一表面上，將承載有待測薄膜的載體置于一密閉通道中，于密閉通道靠近第二表面的一側通入流體，檢測流體通過載體并破壞待測薄膜時的過膜壓強。本發明還提供了原位薄膜力學強度表征方法及裝置。本發明針對力學強度較低的薄膜難以采用常規方式檢測的問題，利用限域空間壓力測試的方式，能夠實現較低力學強度薄膜的檢測，測試方法可靠，穩定性強，得到的數值具有可比性。

技術領域

本發明具體涉及薄膜的力學強度檢測，屬于新系統器件設計和膜的檢測技術領域。

背景技術

常見表征薄膜力學強度的方法有：掃描電子顯微鏡，直接觀察薄膜的厚度；承重法，通過砝碼置于薄膜上方測試其承重能力；拉伸法，測試拉伸薄膜的屈服應力，測試薄膜的楊氏模量等。而對于力學強度較低的薄膜，采用上述方法很有可能在測試操作的過程中薄膜就已破壞，薄膜的力學強度難以進行檢測和對比。

尤其，對于一些近年來得到廣泛關注的類似于皮膚的薄膜，此類薄膜多為生物性的膜，厚度通常不到10μm，在組成上，主要的成分為蛋白質、磷脂、聚合物、表面活性劑等，形成機理主要有主客體相互作用、氫鍵作用、界面吸附、靜電相互作用等相互作用，可潛在應用于凈化污水，食品工業功能性包裝，運輸和存儲液體，藥物封裝，提高石油采收率等；此類薄膜的力學強度的表征對于其制備工藝的改進以及應用均有重要的意義。但由于這種類似于皮膚薄膜的力學強度很低，甚至在測試前的挪動、轉移過程中就會導致薄膜提前破壞。

因此，開發適用于上述低強度薄膜力學強度表征的系統具有潛在的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術不能直接對力學強度較低的薄膜進行有效測試力學強度的缺點，提供了一種基于過膜壓強測試的薄膜力學強度表征方法及裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之一是：

一種基于過膜壓強測試的薄膜力學強度表征方法，以多孔材料為載體，所述載體具有相對的第一表面和第二表面；使待測薄膜承載于載體的第一表面上，將承載有待測薄膜的載體置于一密閉通道中，于密閉通道靠近第二表面的一側通入流體，檢測流體通過載體并破壞待測薄膜時的過膜壓強。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之二是：

一種基于過膜壓強測試的原位薄膜力學強度表征方法，其特征在于：以多孔材料為載體，所述載體具有相對的第一表面和第二表面；將載體置于一密閉通道中，使不互溶的第一相和第二相分別在載體的第一表面和第二表面上擴散，且第二相滲入載體內部并透過載體于第一表面上與第一相接觸形成兩相界面，并在兩相界面形成待測薄膜；檢測時，利用第二相對待測薄膜施加壓力，檢測第二相通過載體并破壞待測薄膜時的過膜壓強。

可選的，在所述兩相界面處通過主客體相互作用、靜電相互作用、氫鍵作用或聚合物分子的自聚作用形成所述待測薄膜。

可選的，所述的第一相與第二相為不相溶的液體，其中一相為水相，另一相為油相；所述水相包括水、環糊精水溶液、蛋白質水溶液、磷脂水溶液、聚合物水溶液或表面活性劑水溶液中的至少一種；所述油相包括有機溶劑、聚合物-有機溶劑的混合液、表面活性劑-有機溶劑的混合液中的至少一種。

可選的，所述環糊精水溶液中，環糊精的濃度為0.001～0.005mol/L，所述環糊精可選α-環糊精、β-環糊精或γ-環糊精中的一種；所述有機溶劑包括氯仿、脂肪族烷烴(如十二烷、十四烷或十六烷等)或芳香族烷烴(如甲苯等)中的至少一種。

可選的，所述載體為多孔膜，所述多孔膜為親水性多孔膜或疏水性多孔膜，厚度為0.05～0.5mm。