缎带型Langmuir/LB膜分析仪

1. 产品简介

KSV NIMA为瑞典百欧林科技有限公司旗下的子品牌之一，主要经营方向为单分子层薄膜的构建与表征工具。缎带型Langmuir/LB（Langmuir-Blodgett）膜分析仪为KSV NIMA自主研发的一款单分子层膜的制备和表征设备。

与常规型的L/LB膜分析仪相比，KSV NIMA L/LB缎带型膜分析仪可以提供更高的表面压力。使用缎带取代滑障，可以制备更规整的单分子层膜，同时更高的堆积密度，可以提供许多新的应用前景。

缎带型Langmuir/LB膜分析仪主要有两款：缎带型Langmuir膜分析仪和缎带型LB膜分析仪。通过简单的更换槽体，任何KSV NIMA Langmuir或LB膜分析仪均可更换为缎带型膜分析仪，同理也可将缎带型膜分析仪更换为常规型。

2. 工作原理

位于气-液或液-液界面处不可溶的功能性分子、纳米颗粒、纳米线或微粒所形成的单分子层可定义为Langmuir膜。这些分子能够在界面处自由移动，具有较强的流动性，易于控制其堆积密度，研究单分子层的行为。将材料沉积在浅池（称顶槽）中的水亚相上，可以得到Langmuir膜。在滑障的作用下，单分子层可以被压缩。表面压力即堆积密度可以通过Langmuir膜分析仪的压力传感器进行控制。

在进行典型的等温压缩测试时，单分子层先从二维的气相(G)转变到液相(L)最后形成有序的固相(S)。在气相中，分子间的相互作用力比较弱；当表面积减小，分子间的堆积更为紧密，并开始发生相互作用；在固相时，分子的堆积是有序的，导致表面压迅速增大。当表面压达到值即塌缩点后，单分子层的堆积不再可控。

图1 单分子层膜状态受表面压力增加的影响

缎带型Langmuir/LB膜分析仪几乎与常规型的膜分析仪的工作原理一致，的区别是缎带型Langmuir/LB膜分析仪的压缩机理为缎带，而常规型的为滑障。缎带插入亚相中，将单分子层封闭起来，提供的膜限制空间。KSV NIMA缎带型膜分析仪的机理如下：

图2 缎带型Langmuir/LB膜分析仪工作原理：1. 压缩； 2. 扩张

3. 技术参数

3.1 缎带式LB膜分析仪（KN 2005）

1. 槽体材质：固体烧结，无孔PTFE材质，快速限位孔固定，可拆卸清洗或更换为多种其他功能性槽体，含双侧导流槽，内置水浴系统接口

2. 框体特性：33 mm槽体高度调节，天平可XYZ三维定位调节，含安全限位开关，含搅拌、pH测量、样品注射辅助系统等接口

3. 系统设计：模块化设计，可独立进行表面压测量和镀膜实验，可原位进行表面红外、表面电势、布鲁斯特角图像、界面剪切等测试

4. 总槽体表面积： 322 cm²

5. 扩展槽体表面积： 148.4 cm²

6. 最小压缩槽体表面积： 40.5 cm²

7. 滑障速度: 0.1-270 mm/min

8. 滑障速度精度: 0.1 mm/min

9. 测量范围：0-300 mN/m（铂金板）；0-1000 mN/m（铂金棒）

10. 天平负荷: 1 g

11. 天平定位调节： 360° x 110mm x 45 mm（XYZ）

12. 传感精度: 0.1μN/m

13. 表面压测试元件： 标准Wilhelmy白金板，W19.62 x H 10mm，符合EN 14370:2004国际标准。其他选项：Wilhelmy白金板（W10 x H10 mm）、液/液Wilhelmy铂金板（W19.62 x H7 mm）、Wilhelmy纸板、白金棒

14. 总亚相容积：387 ml

15. 测试槽（过吊带中线）亚相容积：226 ml

16. 镀膜井尺寸：20 x56 x 65 mm（长 x 宽 x高）

17. 基材尺寸：3 x 52 x63 mm或2英寸

18. 镀膜冲程： 80 mm

19. 镀膜速度：0.1 – 108 mm/min

20. 电源： 100...240 VAC

21. 频率： 50...60 Hz

4. 产品优势及亮点

4.1 产品优势

1. 专为极度精确测试设计的超敏感表面张力传感器。铂金属板，铂金属棒及纸板都可用作探针以满足不同的需求。

2. 开放性的设计便于槽体在框架上的放置及不同槽体的快速更换，同时便于清洗槽体表面。

3. 当需要清洁或更换新槽体时，槽体在框架上的拆卸/放置极其方便。

4. Langmuir-Blodgett/Langmuir槽体是由便于清洁、可靠耐久的整块纯聚四氟乙烯构成，其的设计能够防止槽体和镀膜井发生泄漏，同时避免了使用胶水及其他封装材料造成的潜在污染。

5. 对称缎带压缩为标准的均匀压缩方法。

6. 居中的镀膜井有利于单分子层LB沉积的均一性。

7. 通过外部循环水浴对铝制底板进行加热/冷却，以控制亚相的温度（水浴为分开销售）。

8. 通过调整框架撑脚，可快速而准确地校准槽体水平。当需要放置显微镜时，框架撑脚也可很容易地从槽体上拆除。

4.2 产品亮点

4.2.1 联用或相关分析技术

本产品可与界面红外反射吸收光谱仪(PM-IRRAS)，布鲁斯特角显微镜(BAM)，界面剪切流变仪（ISR），荧光显微镜，X射线等光学表征技术联用或对样品进行后续分析。具体如：

1. 红外反射吸收光谱(KSV NIMA PM-IRRAS)

2. 石英晶体微天平(Q-Sense QCM-D)

3. 表面等离子共振仪

4. 电导率测量仪

5. 紫外可见吸收光谱仪

6. 原子力显微镜

7. X射线反射器

8. 透射电子显微镜

9. 椭圆偏振仪

10. X射线光电子能谱仪等

4.2.2 本公司可提供联用仪器简介

1. 界面红外反射吸收光谱仪（PM-IRRAS）

带极化模块的界面红外反射吸收光谱仪主要用来决定分子的取向和化学组成。

2. 布鲁斯特角显微镜（BAM）

可进行薄膜的均一性、相行为和形貌的单分子层成像和光学观测。

3. 表面电位测量仪（SPOT）

使用无损振荡板式电容技术来监测薄膜的电位变化，从而对单分子层的电学性质进行表征。提供堆积密度和取向等信息，可对任何Langmuir等温测试进行补充。

4. 界面剪切流变仪（ISR）

这种的剪切流变仪可以测量界面处的粘弹性。适用于气-液或油-水的研究，在控制表面压的同时，可对粘弹性进行分析。

5. 产品应用

5.1 应用范围

l 生物膜及生物分子间的相互作用

? 细胞膜模型（如：蛋白质与离子的相互作用）

? 构象变化及反应

? 药物传输及行为

l 有机及无机涂料

? 具有光学、电学及结构特性的功能性材料

? 新型涂料:纳米管、纳米线、石墨烯等

l 表面反应

? 聚合反应

? 免疫反应、酶-底物反应

? 生物传感器、表面固定催化剂

? 表面吸附和脱附

l 表面活性剂及胶体

? 配方科学

? 胶体稳定性

? 乳化、分散、泡沫稳定性

l 薄膜的流变性

? 扩张流变

? 界面剪切流变（与KSV NIMA ISR 联用）

5.2 客户发表成果（部分）

1. Q. Guo et al., J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 630-631. (IF= 11.444)

2. Kumaki et al., Macromolecules 1988, 21, 749-755. (IF= 5.927)

3. S. Sheiko et al., Nature Materials 2013, 12, 735-740. (IF= 36.4)

4. Q. Zheng et al., ACS Nano 2011, 5(7), 6039–6051. (IF= 12.033)

5. Azin Fahimi et al., CARBON 2013, 64, 435 – 443. (IF=6.16)

6. Xiluan Wang et al., J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6338–6342. (IF= 11.444)

7. Zhiyuan Zeng et al. Adv. Mater. 2012, 24, 4138–4142. (IF= 15.409)