聚合物薄膜可以用作保护或润滑涂层,还可用作粘合剂、高性能复合材料、微电子密封材料及电介质材料等。随着纳米科技的产生和迅速发展,需要将聚合物薄膜的厚度降低到纳米范围内。由于尺寸效应的限制,尤其降低到纳米量级时,聚合物薄膜的一些性质,诸如结晶、物理交联、热膨胀系数、物理老化和玻璃化转变温度等与体材料相比呈现出很大的不同。而这些性质的改变,从本质上来讲,都是由聚合物薄膜的弛豫所引起,因此,对聚合物薄膜及超薄膜弛豫性质的研究对于更好的利用聚合物薄膜材料具有十分重要的科学意义。本论文通过在聚合物表面构筑电荷图案,并以此为标记,利用原子力显微镜(Atom Force Microscopy, AFM)实时监测了图案化电荷在聚合物弛豫过程中的衰减规律,研究了聚合物的介电弛豫性质及其与玻璃化转变温度的关系,并对其中的关键影响因素进行了分析。这种方法具有直观和精确的特点。所得结论如下：1.利用微接触法能够快速的在驻极体聚合物薄膜表面上构筑图案化电荷,而且这种方法不会引起聚合物薄膜表面形貌及表面性质的变化；2.聚合物薄膜在恒温作用下,其表面电势随时间呈现指数衰减规律,即在开始的几分钟内,电荷急剧衰减,而随着时间的推移,这种衰减趋势逐渐趋于平稳。且初始电势越高,电荷的衰减也越迅速,趋于平稳时的剩余电荷越多；3.聚合物表面的图案化电荷在升温作用下的电势衰减呈现出两个拐点,对应的温度可分别定义为薄膜的表面Tg(Tgs)和整个薄膜的Tg,这也为测量聚合物薄膜Tg提供了一种新方法。而且,从实验结果可以看到随着聚合物薄膜厚度的增加,聚合物薄膜的Tg同样呈现出增加的趋势,这一结论与文献报道的聚合物膜厚和Tg之间的关系一致；4.研究了超薄膜电势随温度衰减趋势,发现10m超薄膜呈现线性衰减趋势,且可以看到衰减速率转变时明显的拐点,这一拐点同样可被定义为超薄膜的Tg。这种利用图案化电荷来标记研究超薄膜弛豫的方法,克服了传统研究方法中由于膜厚太小所造成的误差。以高灵敏度的EFM探测电荷衰减规律,起到了放大弛豫信号的作用,为研究薄膜尤其是超薄膜的弛豫及其动力学过程提供了一种可行的新方法。