精细细节研究天然聚合物的微观结构

聚合物的微观结构控制着它们的化学反应性以及它们的机械和传输特性。然而，定量表征软聚合物的微观结构往往是不可能的或实用的，只有少数分析方法可用来研究它在亚微米尺度。冻裂法就是这样一种方法，但通常用这种方法制备的样品表面太粗糙，只留下很小的面积适合定量SEM.调查。

结果表明，cryo-BIB-SEM.使软聚合物的微结构表征具有高分辨率的大平面无损伤的样品截面。只有低温围嘴里的小物件SEM.在观察规模中看到样品制备过程，其中没有一个似乎是冻结的结果。

聚合物微观结构的精确表征非常重要，因为它影响聚合物的化学反应性、机械和传输特性，从而决定了耐候性和抗风化、耐热、耐寒和耐光性。
此外，这一事实适用于任何类型的聚合物，无论是柔软的，硬，自然还是合成的。

Cryo-BIB -SEM.开发的是在具有无损损伤区域的相对较大，低密地稳定的样品上实现高分辨率成像和微孔的化学分析。在上一份报告中，Cryo-Bib-SEM.研究了锂离子电池电极在干燥过程中的微观结构［1］．在这里,cryo-BIB -SEM.用于表征天然聚合物。天然聚合物的例子是木材和水果和蔬菜的表皮。

如上所述，需要精确测定具有子微米分辨率的软聚合物微结构。不幸的是，很少有方法可以为这种软样品提供这种高分辨率。此外，定量表征冷冻骨折软聚合物样品的微观结构通常难以困难，因为啮合的表面太粗糙了SEM.或能量分散光谱（EDS）只能准确地调查小区域的具有挑战性。另外，对于可以溶胀和收缩，样品制备和测量的有机材料SEM.，特别是含水量高的材料，在其原始状态下很难与样品一起工作。替代方法，如微计算机断层扫描(μCT)和低温聚焦离子束铣削SEM.（冷冻 -撒小谎-SEM.)，往往分辨率太低或所得结果不具代表性。

本应用说明描述了使用cryo-BIB-SEM.以高分辨率(亚微米级)表征柔软、精致的天然聚合物(木材和番茄皮)的微观结构。

Cryo-BIB可以制备低温稳定的大平面截面(多达4毫米²)。样品制备采用快速冷却(淬火)步骤，允许聚合物的干净切割，且损伤风险更小，即断裂、变形等。样品在液氮(LN2）浸入并快速转移到低温冷却阶段，在那里保持在LN2温度（图1A）[2]．在随后的溅射涂层过程中，使用金刚石锯片将低温冷却的样品切割到钛(Ti)掩膜上方几十纳米处。铣削氩(Ar)离子束使用cryo-BIB产生一个大的，平坦的截面。

接下来，可以使用两种制备和成像协议，这取决于所需的信息类型，成分数据是否来自
EDS或高分辨率的细结构成像SEM.．在第一种方案中(图1b)，样品被溅射涂层以促进EDS/SEM.分析并提供有关阶段质地和组成的信息。在第二种方案中，未涂覆样品以允许升升渗透其多孔表面的水。这样，现在可以通过水隐藏的样品微观结构的任何部分。
低温宽离子束（Cryo-bib）木材和番茄皮（天然聚合物）样品进行样品新兴市场来自徕卡微系统的TIC 3X离子束铣削系统。188金宝搏的网址在bib磨过的样品被放置在SEM.（上文55，蔡司），它们用薄层钨（W）溅射使用新兴市场ACE600溅射，碳和电子束涂布机，也来自Leica Microsystems。188金宝搏的网址W层避免在电子束照射时收取非导电样品。

分析天然软质聚合物的主要目的是验证低温bib -的能力SEM.在样品制备和分析期间保持精细和精细结构的方法。特别是，一个目标是确定Cryo-Bib-产生的横截面的质量SEM.样品制备方法，即，如果在样品横截面的表面上引入伪影或损坏。

从新鲜的番茄（图2A）中切割了一小块皮肤，然后根据图1的工作流程制备，并根据方案分析2.番茄果含有大量的水，具有非常复杂的微观结构，因此它是评估由于样品制备期间由于冰晶形成的裂缝潜力的理想材料。

图2B示出了番茄皮肤的横截面，其中可以在收集一些“溅射灰尘”的横截面的顶部看到Ti掩模的小面积。番茄细胞的精细结构清晰可见，细胞形状与先前在文献中从光学显微镜观察中报告的内容非常相似[3]．在更高的分辨率下，低温bib -SEM.方法使得甚至在细节（图2C）中甚至精细的微结构进行分析。

没有找到由低温冷却和切割过程产生的损坏的证据，这突出了Cryo-Bib-的能力SEM.生产用于分析柔软、精致的天然聚合物微观结构的原始、无缺陷样品的方法。

Cryo-BIB -SEM.成像可以揭示松木的细胞和微观形态。宽离子束铣削产生的细胞壁表面没有人为因素造成的制备技术，如切片切割。EDS提供了不同木材相的组成，例如纤维素中的碳(C)和细胞中大量水中的氧(O)[4]．

总之，我们已经证明了低温bib -SEM.是一个强大的
可用于调查的特征方法
精致，柔软的天然聚合物（番茄皮肤和木材）的横截面。未损坏的番茄皮肤和木细胞微观结构的细节可以以高分辨率成像。此外，没有由于Cryo-Bib引起的骨折或样品损坏的证据SEM.观察了样品制备过程。