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給納米材料拍3D照片 這項技術(shù)賦予金屬材料更多可能

2023-12-05 14:52:32來源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：納米材料閱讀量：7019
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導(dǎo)讀：隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類對于金屬的認知以及應(yīng)用能力都在不斷提升。

　　金屬是我們生活中常見的一種原材料，同時也是現(xiàn)代工業(yè)的重要基礎(chǔ)。可以說，人類文明的發(fā)展與金屬材料的開發(fā)以及使用有著密切的聯(lián)系，以至于到了今天，無論是工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展還是信息化產(chǎn)業(yè)的進步，都依賴于金屬產(chǎn)業(yè)的推進。
 
　　與此同時，金屬也并非一成不變的，事實上，隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類對于金屬的認知以及應(yīng)用能力都在不斷提升，越來越多的金屬材料開始誕生并被應(yīng)用起來。而其中，納米金屬的出現(xiàn)可以說是濃墨重彩的一筆。
 
　　廣義上來說，形成納米晶粒的金屬與合金都屬于納米金屬材料的范疇，這種金屬材料的顯著特點就是晶界比例、比表面能、表面原子比例大，這些特點也讓其在特定領(lǐng)域有著妙用，并且影響深遠。例如廣泛應(yīng)用于密封減震、醫(yī)療器械、聲音調(diào)節(jié)、光顯示等領(lǐng)域的磁流體，就是納米鈷、納米鐵、納米鎳或它們的納米金屬合金制成的。其中，納米鈷粉因為記錄密度高、矯頑力高、信噪比高和抗氧化性好等優(yōu)點長期被用于開發(fā)高品質(zhì)的大容量軟硬磁盤。
 
　　正因為納米金屬材料的奇妙特性，科研學(xué)者對于納米金屬塑性變形的研究從未停止，而就在最近，我國重慶大學(xué)黃曉旭團隊成功通過自主研制的三維透射電鏡技術(shù)，實現(xiàn)了對納米金屬塑性變形的研究，同時還發(fā)現(xiàn)納米金屬塑性變形后其內(nèi)部晶體取向可回轉(zhuǎn)這一反常現(xiàn)象，完成了納米材料研究從二維到三維的跨越。
 
　　盡管納米金屬的優(yōu)秀特性讓其有了廣泛的應(yīng)用前景，但是其微觀結(jié)構(gòu)的變化與其宏觀性能上的改變之間的因果關(guān)系，卻始終是個難題。盡管過去科研學(xué)者就已經(jīng)開始嘗試通過透射電子顯微鏡來嘗試解讀，但是傳統(tǒng)技術(shù)只能獲得材料內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)的二維投影。黃曉旭團隊自主研發(fā)的透射電鏡三維取向重構(gòu)技術(shù)則是在傳統(tǒng)透射電鏡上，實現(xiàn)了三維重構(gòu)。但其中的過程卻并不容易，從2011年提出，到后來收獲成果，耗費了10年的時光。
 
　　根據(jù)相關(guān)采訪內(nèi)容，可以了解到，黃曉旭團隊為了讓這項技術(shù)高效、準確、實用，在硬件以及軟件上都做了大量的優(yōu)化工作。首先在硬件層面研制出了電鏡電子光學(xué)與圖像采集控制系統(tǒng)，提升了電鏡的高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集速度。然后在軟件方面開發(fā)了高效的數(shù)據(jù)處理分析和三維重構(gòu)系統(tǒng)，從而將納米材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)從二維圖片變成了三維圖譜。最終得到的就是一個能夠透射電鏡三維取向重構(gòu)技術(shù)的空間分辨率達1納米的基于電子衍射的三維透射電鏡技術(shù)。
 
　　值得一提的是，目前該技術(shù)正在進入成果轉(zhuǎn)化階段，未來不但能夠在金屬材料的開發(fā)上提供重要幫助，還有望助力汽車制造、航空航天及微電子器件等領(lǐng)域的材料研究。
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