Physical and chemical imaging of adhesive interfaces with soft X-rays
Physical and chemical imaging of adhesive interfaces with soft X-rays
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用软 X 射线对粘合界面进行物理和化学成像
DOI：
10.1038/s43246-021-00168-5
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发表时间：
2021
影响因子：
7.8
通讯作者：
Takaki Hatsui
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hiroyuki Yamane;Masaki Oura;Osamu Takahashi;Tomoko Ishihara;Noriko Yamazaki;Koichi Hasegawa;Tetsuya Ishikawa;Kiyoka Takagi;Takaki Hatsui
粘附是一种界面现象，对于组装下一代飞机和汽车的碳结构复合材料至关重要。然而，由于难以揭示单个键合因子，因此在分子水平上对粘附的理解有限。在这里，使用软X射线光谱显微镜，我们显示了粘合界面的物理和化学状态，该粘合界面由4，4 '-二氨基二苯基砜固化的双酚A二缩水甘油醚的热固性聚合物粘合到等离子体处理的聚醚醚酮的热塑性聚合物组成。我们观察到的粘附机制的多尺度现象，包括亚毫米复杂的界面结构，亚微米的功能团分布，和分子水平的共价键形成。这些结果提供了一个基准，为进一步的研究，以检查物理和化学状态与粘附力的相关性，并表明软X射线成像是一种很有前途的方法，可视化的物理和化学状态在粘合剂界面从亚毫米级的分子水平。
Adhesion is an interfacial phenomenon that is critical for assembling carbon structural composites for next-generation aircraft and automobiles. However, there is limited understanding of adhesion on the molecular level because of the difficulty in revealing the individual bonding factors. Here, using soft X-ray spectromicroscopy we show the physical and chemical states of an adhesive interface composed of a thermosetting polymer of 4, 4’-diaminodiphenylsulfone-cured bisphenol A diglycidyl ether adhered to a thermoplastic polymer of plasma-treated polyetheretherketone. We observe multiscale phenomena in the adhesion mechanisms, including sub-mm complex interface structure, sub-μm distribution of the functional groups, and molecular-level covalent-bond formation. These results provide a benchmark for further research to examine how physical and chemical states correlate with adhesion, and demonstrate that soft X-ray imaging is a promising approach for visualizing the physical and chemical states at adhesive interfaces from the sub-mm level to the molecular level.
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