热固性聚合物由于其特殊的化学性质和物理性质，在现代工业中得到了广泛的应用。其应用范围广泛，从大型飞机部件到小型电子产品，环氧树脂是聚合物工业的主要产品之一。这篇博客将重点关注如何运用扫描电子显微镜（SEM）将这些材料改进和环保制造。

迈向绿色产业的大步伐

在过去几十年的工业发展进程中，生态可持续性已经成为关键。当意识到变暖问题的严重性之后，人们把越来越多的精力投入到限制气候变暖的过程中。为了节约资源，减少二氧化碳排放，提高生产效率，许多企业投入大量的资金来打造一个绿色工业。

在聚合物工业中，热固性材料的生产需要消耗大量的高成本和具有污染性的原料,这些原料一般是由炼油厂生产的，如环氧树脂的生产就是一个典型的例子。尽管这些原料中的大多数仍是基于石油工业的，但生物塑料正在成为生产这些树脂的常用原料。

这种工业转换不仅适用于树脂本身，也适用于添加到这种树脂的添加剂，以提高它们的冲击抗力或张力。

工业副产物能够提高树脂性能

例如，生物炭已经被证实可以提高环氧树脂的抗拉强度和弹性。生物炭是生物材料在一定氧含量下燃烧产生的。因此，它是一种低成本且易得的原料。

聚碳酸亚丙酯（PPC）是利用废气中二氧化碳生产的，有趣的是，当它被用作添加剂时，所获得的材料其抗冲击力增加了36%，张力增加了220%。

将这些添加剂添加到聚合物中并不总是容易，特别是当添加剂颗粒非常小的时候，需要去观察基质中粒子的分散是否均匀。这种观察通常需要用非常高的放大率来观察样品，这时扫描电子显微镜（SEM）开始发挥作用。

如何应用SEM检测环氧树脂

通过电子显微镜对样品进行分析，可以:

测量粒子的大小;
评估它们在样本内的分布情况;
确定它们如何与环氧树脂基体结合;
进行成分分析，观察样品的化学元素变化。

下面是使用背散射探头拍摄的照片，背散射电子图反映的是样品的成分衬度，根据图片亮度的不同来反映聚合物中不同的物质。其他探头，如二次电子探头，可以用来分析环氧树脂的表面形貌，并研究其粗糙度。

图1 和 图2分别是环氧树脂和蜡的 SEM 图像。背散射电子图像突出了聚合物基体不同的物质成分，能够提供关于不同物质在样品表面的分布信息。

SEM：优中心倾斜旋转样品杯和拉伸台

飞纳电镜还提供了优中心倾斜旋转样品杯，因此我们可以通过立体三维重建定量测量样品的粗糙度。

但这并不是全部：拉伸台——通常用来测量杨氏模量和其他与应力相关参数的材料——现在变得非常小，可以放进一个桌面扫描电子显微镜中。这使我们可以在高倍下观察施加拉力后的材料。甚至，我们可以对断裂原因进行观察和研究，以提高材料的抗拉强度。

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