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LB膜技術,習慣上將漂浮在水面上的單分子層膜叫做Langmuir膜,而將轉移沉積到基底上的膜叫做Langmuir-Blodgett膜,簡稱為LB膜。

  根據此技術首創者的姓名,將此技術稱為LB膜技術。習慣上將漂浮在水面上的單分子層膜叫做Langmuir膜,而將轉移沉積到基底上的膜叫做Langmuir-Blodgett膜,簡稱為LB膜。

  單分子膜的研究開始於1S世紀,著名的美國政治家B.Franklin訪問英國時,在倫敦Clapham做了一個試驗,他把一匙油(約2mL)滴在半英畝的池塘水面上,油在風的吹動下迅速地鋪展開,而池塘水的波浪卻平靜下來丁。這可以說是有關LB膜研究最早的科學實驗記錄。對這一現象科學性的解釋直到1890年LRayleigh第一次提出單分子膜概念才得以完成,他利用在水表面上擴展的油膜來研究水的表面張力的規律,成功地估算出這層膜的厚度在1~2nm之間,現在知道,這就是脂肪酸單分子膜的厚度。

  1891年九pockels設計了一個水槽,用一個金屬障片來壓縮控制膜面積,並指出在膜面積達到一定值時,油膜表面張力變化很小。1917年LLangmuir在Pockels槽的基礎上改進了實驗裝置,發展了一種新的膜天平,利用這套裝置可以精確測定分子的尺寸和取向,了解分子之間的相互排列和作用。他的研究奠定了單分子層膜的理論基礎。1932年Langmuir由於他出色的工作而被授予諾貝爾獎。

  1919年在Faraday學會的一次會議上,Langmuir報告了他的實驗結果:第一次實現了脂肪酸單分子層從水面向固體基底上的轉移,而且這樣的單分子層對固體基底的表面性質產生很大的影響。在發言的最後,Langmuir提到大多數的實驗工作是由K.Blodgett完成的。1933年,Langmuir和Blodgett重新開始了他們放置了十餘年的水面上單分子層的研究工作,1934年Blodgett第一次詳細敘述了如何通過單分子層的連續轉移來建造多層的組合膜。在隨後的實驗中,Langmuir和Blodgett驗證了很多物質都可以形成多層膜,並使用光學技術來研究膜的性質。Langmuir和Blodgett所建立的單分子膜轉移技術和他們有關組合多層膜的研究,在當時吸引了許多科學家投入到這個領域,形成了LB膜研究的第一個高潮。

  第二次世界大戰爆發后,這項研究中斷了。20世紀60年代,德國科學家H.Kuhn首先意識到運用LB膜技術實現分子功能的組裝並構造分子的有序體系,他率先在LB膜中引入染料分子進行光譜研究,並開展了單分子膜組裝功能LB膜和能量轉移體系的研究。他首次發表的在LB膜中引入具有光活性的染料分子的研究論文,對LB膜研究的發展產生了重大影響,被譽為是劃時代的貢獻。

  在摩擦學領域,Langmuir首次報道脂肪酸單分子層向固體基底的轉移,並對固體基體的表面性質產生很大影響的研究結果時,就曾指出這種單分子膜可以減小滑塊間的摩擦和磨損。十多年後,Hardy和Beek等又相繼發現,長鏈極性分子的單分子膜可以減小兩金屬表面相對滑動時的摩擦係數。但這些僅屬於有關邊界潤滑的基礎研究。

  到了20世紀80年代,LB膜又引起物理學、生物學、電子學、光學、化學、材料科學和摩擦學等領域國內外學者的普遍關注,並在許多方面得到了應用,其在摩擦學領域中的應用研究也有一定的發展。近年來,功能材料的發展帶動器件的構造向著小型化、集成化、多功能化和高可靠性的方向發展。LB膜作為高技術領域中的一項新技術,是實現分子組裝和納米尺度潤滑的有效方法之一,越來越受到重視。

  5.1 LB膜的製備

  LB膜技術是構造有序分子組裝最早的技術,現首先介紹在水—空氣界面

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