Polymernanofilmer och nanokompositer används i en mängd olika applikationer, från livsmedelsförpackningar till sportutrustning till fordons- och rymdapplikationer. Termisk analys används rutinmässigt för att analysera material för dessa applikationer, men den växande trenden att använda nanostrukturerade material har gjort bulktekniker otillräckliga.

Under de senaste åren har en atomkraftmikroskopbaserad teknik som kallas nanoskala termisk analys (nanoTA) använts för att avslöja temperaturberoende egenskaper hos material i sub-100 nm skalan. Vanligtvis, nanotermisk analys fungerar bäst för mjuka polymerer. Forskare vid University of Illinois i Urbana-Champaign och Anasys Instruments, Inc. har nu visat att de kan utföra nanoskala termisk analys på styva material som epoxier och fyllda kompositer.

"Denna nya teknik låter oss mäta temperatur- och frekvensberoende egenskaper hos material snabbt över en bred bandbredd, "noterade William King, College of Engineering Bliss Professor vid Institutionen för mekanisk vetenskap och teknik i Illinois, som ledde forskningen. Tekniken fungerar genom att strömma en ström runt de U-formade armarna på ett självuppvärmande atomkraftmikroskop (AFM) fribärande och interagera den strömmen med ett magnetfält. Magnetfältet gör att spetsprovkraften kan moduleras precis nära spetsen på AFM.

"Vi kan uppnå kraftstyrning i nanometer som är oberoende av uppvärmningstemperaturen, "enligt Byeonghee Lee, tidningens första författare.

"Konventionell nanotermisk analys har kämpat med mycket fyllda, mycket tvärbundna material och tunna filmer under 100 nm. Denna nya teknik har gjort det möjligt för oss att på ett tillförlitligt sätt mäta och kartlägga glasövergångar och smältövergångar på materialklasser som tidigare var mycket utmanande, "sa Craig Prater, teknikchef på Anasys Instruments och medförfattare på tidningen.