分別采用物理吸附（Autosorb iQ）和原子力顯微鏡（Tosca 400 AFM）兩種不同的測量技術對聚四氟乙烯進行表征，分別測量其比表面積和表面形貌。用聚四氟乙烯粉末進行比表面積測試，用白色聚四氟乙烯膠帶進行表面形貌測試。測試結果如表1所示。

表1：PTFE測量結果

使用Autosorb iQ儀器，稱樣量約2 g，樣品管為9mm大球泡樣品管，測試氣體N₂ ，測試溫度77K，用氦氣測量樣品管的自由體積進行物理吸附測試。樣品脫氣處理條件為343K脫氣3小時。在相對壓力（P/P₀）為0.1-0.25范圍內(nèi)取值進行比表面積計算。

切割一塊1cm×1cm大小的聚四氟乙烯膠帶用于AFM測量。Tosca AFM儀器在輕敲模式下操作，以捕捉特征高度和特征相位對比。輕敲模式使用的懸臂為安東帕公司的Arrow-NCR10硅傳感器，標稱共振頻率為285 kHz，力常數(shù)為42 N/m。懸臂長度為160 µm，寬度為45 µm。掃描分辨率設置為400時的圖像掃描速率為~0.5 Hz。AFM所有的測量都是在室溫環(huán)境下進行。

3結果討論

物理吸附（Autosorb iQ）
通常在恒定溫度下，使用氮氣分子作為分子探針，吸附在材料的內(nèi)外表面（即N2 77K）。在吸附等溫線的發(fā)生單層吸附的區(qū)域進行取值計算比表面積值。BET理論的詳細解釋可以在其他相關文獻中找到[3]。具有良好密封性能的材料通常具有較低的比表面積值（＜10 m2/g）。兩個PTFE粉末比表面積測試結果圖如圖3所示，平均值為2.59 m2/g。如此小的比表面積值通常代表材料是非多孔材料，例如PTFE。

圖3：PTFE比表面積圖

原子力顯微鏡（AFM）
AFM可以表征材料的表面形貌和粗糙度，并可以在納米尺度上檢查材料是否有雜質(zhì)或不均勻的存在。PTFE三維表面形貌如圖4所示。PTFE膠帶的RMS粗糙度為170 nm。圖中顯示出聚四氟乙烯膠帶的纖維結構。表面形貌對于了解膠帶的某些性能很重要，例如手感、平滑度、是否含有纖維結構或雜質(zhì)等。

圖4：10 µm×10 µm的AFM三維形貌（正向追蹤），顯示出纖維結構

根據(jù)AFM圖，從垂直于纖維的二維表面輪廓測得纖維的平均寬度和平均高度分別為330 µm和480 µm。
結合兩種表征技術，闡明了為什么聚四氟乙烯具有良好的密封性能。低比表面積（低孔隙率）阻礙了氣體或液體的侵入。這種特性與膠帶具有的纖維特性結合，使膠帶能夠拉伸緊密的包裹縫隙。PTFE的高熔點和低導熱系數(shù)也使它適用于高溫密封。

4結論

本文展示了如何結合兩種不同的材料表征技術（物理吸附和AFM），以得到完整的PTFE膠帶的結構信息。這種組合的表征方法可以擴展到其他相似的材料，使材料的物理屬性與應用結合起來。