Polymeer nanofilms en nanocomposieten worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, van voedselverpakkingen tot sportuitrusting tot automobiel- en ruimtevaarttoepassingen. Thermische analyse wordt routinematig gebruikt om materialen voor deze toepassingen te analyseren, maar de groeiende trend om nanogestructureerde materialen te gebruiken heeft ervoor gezorgd dat bulktechnieken onvoldoende zijn.

In de afgelopen jaren is een op atoomkrachtmicroscoop gebaseerde techniek, nanoschaal thermische analyse (nanoTA) genaamd, gebruikt om de temperatuurafhankelijke eigenschappen van materialen op sub-100 nm-schaal te onthullen. Typisch, nanothermische analyse werkt het beste voor zachte polymeren. Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign en Anasys Instruments, hebben nu aangetoond dat ze thermische analyses op nanoschaal kunnen uitvoeren op stijve materialen zoals epoxy's en gevulde composieten.

"Met deze nieuwe techniek kunnen we temperatuur- en frequentieafhankelijke eigenschappen van materialen snel meten over een brede bandbreedte, " merkte William King op, het College of Engineering Bliss Professor in de afdeling Mechanical Science and Engineering in Illinois, die het onderzoek leidde. De techniek werkt door een stroom rond de U-vormige armen van een zelfverwarmende atomic force microscope (AFM) cantilever te laten vloeien en die stroom in wisselwerking te stellen met een magnetisch veld. Door het magnetische veld kan de tip-sample-kracht vlak bij de punt van de AFM worden gemoduleerd.

"We zijn in staat om krachtcontrole op nanometerschaal te realiseren die onafhankelijk is van de verwarmingstemperatuur, " volgens Byeonghee Lee, eerste auteur van het artikel.

"Conventionele nanothermische analyse heeft geworsteld met zeer gevulde, sterk verknoopte materialen en dunne films van minder dan 100 nm. Deze nieuwe techniek heeft ons in staat gesteld om op betrouwbare wijze glasovergangen en smeltovergangen te meten en in kaart te brengen op materiaalklassen die voorheen zeer uitdagend waren, " zei Craig Prater, chief technology officer bij Anasys Instruments en co-auteur van het papier.