[发明专利]基于过膜压强测试的薄膜力学强度表征方法及装置

说明书

本发明公开了基于过膜压强测试的薄膜力学强度表征方法，是以多孔材料为载体，使待测薄膜承载于载体的第一表面上，将承载有待测薄膜的载体置于一密闭通道中，于密闭通道靠近第二表面的一侧通入流体，检测流体通过载体并破坏待测薄膜时的过膜压强。本发明还提供了原位薄膜力学强度表征方法及装置。本发明针对力学强度较低的薄膜难以采用常规方式检测的问题，利用限域空间压力测试的方式，能够实现较低力学强度薄膜的检测，测试方法可靠，稳定性强，得到的数值具有可比性。

技术领域

本发明具体涉及薄膜的力学强度检测，属于新系统器件设计和膜的检测技术领域。

背景技术

常见表征薄膜力学强度的方法有：扫描电子显微镜，直接观察薄膜的厚度；承重法，通过砝码置于薄膜上方测试其承重能力；拉伸法，测试拉伸薄膜的屈服应力，测试薄膜的杨氏模量等。而对于力学强度较低的薄膜，采用上述方法很有可能在测试操作的过程中薄膜就已破坏，薄膜的力学强度难以进行检测和对比。

尤其，对于一些近年来得到广泛关注的类似于皮肤的薄膜，此类薄膜多为生物性的膜，厚度通常不到10μm，在组成上，主要的成分为蛋白质、磷脂、聚合物、表面活性剂等，形成机理主要有主客体相互作用、氢键作用、界面吸附、静电相互作用等相互作用，可潜在应用于净化污水，食品工业功能性包装，运输和存储液体，药物封装，提高石油采收率等；此类薄膜的力学强度的表征对于其制备工艺的改进以及应用均有重要的意义。但由于这种类似于皮肤薄膜的力学强度很低，甚至在测试前的挪动、转移过程中就会导致薄膜提前破坏。

因此，开发适用于上述低强度薄膜力学强度表征的系统具有潜在的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不能直接对力学强度较低的薄膜进行有效测试力学强度的缺点，提供了一种基于过膜压强测试的薄膜力学强度表征方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种基于过膜压强测试的薄膜力学强度表征方法，以多孔材料为载体，所述载体具有相对的第一表面和第二表面；使待测薄膜承载于载体的第一表面上，将承载有待测薄膜的载体置于一密闭通道中，于密闭通道靠近第二表面的一侧通入流体，检测流体通过载体并破坏待测薄膜时的过膜压强。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：

一种基于过膜压强测试的原位薄膜力学强度表征方法，其特征在于：以多孔材料为载体，所述载体具有相对的第一表面和第二表面；将载体置于一密闭通道中，使不互溶的第一相和第二相分别在载体的第一表面和第二表面上扩散，且第二相渗入载体内部并透过载体于第一表面上与第一相接触形成两相界面，并在两相界面形成待测薄膜；检测时，利用第二相对待测薄膜施加压力，检测第二相通过载体并破坏待测薄膜时的过膜压强。

可选的，在所述两相界面处通过主客体相互作用、静电相互作用、氢键作用或聚合物分子的自聚作用形成所述待测薄膜。

可选的，所述的第一相与第二相为不相溶的液体，其中一相为水相，另一相为油相；所述水相包括水、环糊精水溶液、蛋白质水溶液、磷脂水溶液、聚合物水溶液或表面活性剂水溶液中的至少一种；所述油相包括有机溶剂、聚合物-有机溶剂的混合液、表面活性剂-有机溶剂的混合液中的至少一种。

可选的，所述环糊精水溶液中，环糊精的浓度为0.001～0.005mol/L，所述环糊精可选α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精中的一种；所述有机溶剂包括氯仿、脂肪族烷烃(如十二烷、十四烷或十六烷等)或芳香族烷烃(如甲苯等)中的至少一种。

可选的，所述载体为多孔膜，所述多孔膜为亲水性多孔膜或疏水性多孔膜，厚度为0.05～0.5mm。