Les nanofilms polymères et les nanocomposites sont utilisés dans une grande variété d'applications, des emballages alimentaires aux équipements sportifs en passant par les applications automobiles et aérospatiales. L'analyse thermique est couramment utilisée pour analyser les matériaux pour ces applications, mais la tendance croissante à utiliser des matériaux nanostructurés a rendu les techniques de masse insuffisantes.

Ces dernières années, une technique basée sur un microscope à force atomique appelée analyse thermique à l'échelle nanométrique (nanoTA) a été utilisée pour révéler les propriétés dépendantes de la température des matériaux à l'échelle inférieure à 100 nm. Typiquement, l'analyse nanothermique fonctionne mieux pour les polymères mous. Chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et Anasys Instruments, Inc. ont maintenant montré qu'ils peuvent effectuer une analyse thermique à l'échelle nanométrique sur des matériaux rigides comme les époxy et les composites chargés.

"Cette nouvelle technique nous permet de mesurer rapidement les propriétés dépendant de la température et de la fréquence des matériaux sur une large bande passante, " a noté William King, le professeur College of Engineering Bliss au département des sciences mécaniques et de l'ingénierie de l'Illinois, qui a dirigé la recherche. La technique fonctionne en faisant circuler un courant autour des bras en forme de U d'un porte-à-faux de microscope à force atomique (AFM) auto-chauffant et en faisant interagir ce courant avec un champ magnétique. Le champ magnétique permet à la force pointe-échantillon d'être modulée juste à côté de la pointe de l'AFM.

« Nous sommes en mesure d'obtenir un contrôle de la force à l'échelle nanométrique qui est indépendant de la température de chauffage, " selon Byeonghee Lee, premier auteur de l'article.

« L'analyse nanothermique conventionnelle a eu du mal avec des matériaux hautement remplis, matériaux hautement réticulés et films minces inférieurs à 100 nm. Cette nouvelle technique nous a permis de mesurer et de cartographier de manière fiable les transitions vitreuses et les transitions de fusion sur des classes de matériaux qui étaient auparavant très difficiles, " a déclaré Craig Prater, directeur de la technologie chez Anasys Instruments et co-auteur de l'article.