从涂层到未涂层:扫描电子显微镜校正以估计纳米孔膜中真正的表面孔径大小
Sima Zeinali Danalou1, Dian Yu2, Niher R Sarker1
1Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, 200 College Street, Toronto, Ontario M5S 3E5, Canada.
ACS applied materials & interfaces
|November 10, 2025
概括
扫描电子显微镜 (SEM) 低估了由于成像条件的膜多孔性和毛孔大小. 对这些人工物进行校正,可以发现超过 (UF) 和反透 (RO) 膜的孔径和孔隙大得多.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面科学是一门学科.
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 扫描电子显微镜 (SEM) 对于分析纳米孔膜至关重要.
- 传统的SEM分析表明膜表面孔隙性较低 (<10%).
- SEM成像参数和样本准备可以引入文物.
研究的目的:
- 量化SEM对膜表面多孔度和毛孔大小的低估.
- 开发一种方法来纠正来自SEM的孔状结构数据.
- 重新评估超过 (UF) 和反透 (RO) 膜的实际表面孔径和孔径大小.
主要方法:
- 在SEM成像过程中,加速电压 (1-10kV) 和喷雾涂层厚度 (1.5-5nm) 的系统变化.
- 开发一种模拟孔隙扩张的数字校正方法.
- 使用右保留测量和Bungay-Brenner模型验证纠正的孔径分布.
主要成果:
- 高加速度电压和增加的涂层厚度大大降低了测量的表面多孔性和毛孔大小.
- 与直接观察到的值相比,数字扩张校正显示UF膜的表面孔隙度是3倍高,RO支的表面孔隙度是2倍高.
- 纠正了与水力动力学测量对齐的孔径分布,表明更高的准确性.
结论:
- 标准的SEM技术系统地低估了纳米孔膜的真实表面多孔性和孔径大小.
- 纳米孔隙膜具有比传统认为的更大的表面孔隙和孔隙大小.
- 精确的纳米尺度孔隙分析需要优化的SEM参数和数字校正方法,以进行可靠的结构-属性关系研究.
