A Microscopia de Força Atómica (AFM) é uma técnica particularmente adequada para a caracterização de polímeros, permitindo obter imagens tridimensionais quantitativas da superfície à escala nanométrica, geralmente com pouca ou nenhuma preparação da amostra.

Ao contrário de técnicas como SEM, o AFM não necessita de revestimentos condutores e pode analisar materiais poliméricos delicados ou eletricamente isolantes sem alterar significativamente a superfície. Também permite realizar medições em ar ou em líquidos, tornando-se uma ferramenta muito versátil para investigação e desenvolvimento de materiais.

Entre as principais informações que podem ser obtidas encontram-se a morfologia da superfície, rugosidade, altura e profundidade de estruturas, tamanho de partículas, porosidade, separação de fases e propriedades mecânicas. Modos avançados de AFM permitem ainda estudar propriedades elétricas e diferenças de rigidez ou viscoelasticidade.

Principais aplicações em materiais poliméricos

O artigo apresenta vários exemplos de aplicação do AFM:

Fibras poliméricas: permite visualizar diretamente a morfologia tridimensional das fibras e medir parâmetros como diâmetro, textura e rugosidade. Estas informações são importantes no desenvolvimento de materiais eletrofiados, scaffolds biomédicos, sistemas de filtração e compósitos avançados.

Eletrónica orgânica: a morfologia superficial à escala nanométrica pode influenciar diretamente o desempenho dos dispositivos. O AFM permite analisar estas superfícies delicadas e, através de modos avançados, realizar medições elétricas in situ com resolução nanométrica.

Filmes finos poliméricos: possibilita caracterizar quantitativamente a rugosidade, estrutura, continuidade e morfologia da superfície, aspetos importantes em revestimentos, eletrónica orgânica e filmes funcionais.

O artigo aborda ainda aplicações em membranas poliméricas, degradação de polímeros e misturas poliméricas. Para estas últimas, o phase imaging é especialmente interessante, uma vez que diferenças de propriedades como rigidez e viscoelasticidade geram contraste e permitem distinguir diferentes domínios do material.

AFM como complemento ao SEM e à microscopia ótica

Uma das principais vantagens do AFM é fornecer dados quantitativos tridimensionais de altura, com elevada resolução vertical. Além disso, não exige normalmente revestimento condutor e permite trabalhar com amostras em líquidos.

Por estas razões, o AFM não deve ser visto apenas como uma alternativa, mas também como uma técnica complementar à microscopia ótica e eletrónica, fornecendo informações que estas técnicas nem sempre conseguem obter diretamente.

Soluções AFMWorkshop

O artigo destaca particularmente os sistemas TT-2 AFM e HR AFM, utilizados em trabalhos de investigação com polímeros.

O TT-2 AFM combina desempenho de investigação com uma arquitetura modular, microscópio ótico integrado, troca simples de sondas e software personalizável.

Já o HR AFM é direcionado para aplicações que exigem maior resolução e precisão, apresentando, segundo o fabricante, um nível de ruído de apenas 35 pm e diferentes opções de scanner.

A AFMWorkshop posiciona estes equipamentos como uma forma de tornar a caracterização AFM mais acessível aos laboratórios, indicando sistemas completos na gama dos 40.000 a 70.000 dólares, face aos valores historicamente mais elevados de muitos sistemas AFM de investigação. Estes valores são apresentados pelo próprio fabricante.
Artigo completo aqui
https://www.afmworkshop.com/newsletter/affordable-atomic-force-microscopes-for-characterizing-polymer-materials