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給納米材料拍3D照片這項(xiàng)技術(shù)賦予金屬材料更多可能

2023-12-05 14:52:32來(lái)源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：納米材料閱讀量：1926

導(dǎo)讀：隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類對(duì)于金屬的認(rèn)知以及應(yīng)用能力都在不斷提升。

　　金屬是我們生活中常見(jiàn)的一種原材料，同時(shí)也是現(xiàn)代工業(yè)的重要基礎(chǔ)?？梢哉f(shuō)，人類文明的發(fā)展與金屬材料的開(kāi)發(fā)以及使用有著密切的聯(lián)系，以至于到了今天，無(wú)論是工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展還是信息化產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，都依賴于金屬產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)。

　　與此同時(shí)，金屬也并非一成不變的，事實(shí)上，隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類對(duì)于金屬的認(rèn)知以及應(yīng)用能力都在不斷提升，越來(lái)越多的金屬材料開(kāi)始誕生并被應(yīng)用起來(lái)。而其中，納米金屬的出現(xiàn)可以說(shuō)是濃墨重彩的一筆。

　　廣義上來(lái)說(shuō)，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(diǎn)就是晶界比例、比表面能、表面原子比例大，這些特點(diǎn)也讓其在特定領(lǐng)域有著妙用，并且影響深遠(yuǎn)。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?yàn)橛涗浢芏雀?、矯頑力高、信噪比高和抗氧化性好等優(yōu)點(diǎn)長(zhǎng)期被用于開(kāi)發(fā)高品質(zhì)的大容量軟硬磁盤(pán)。

　　正因?yàn)榧{米金屬材料的奇妙特性，科研學(xué)者對(duì)于納米金屬塑性變形的研究從未停止，而就在最近，我國(guó)重慶大學(xué)黃曉旭團(tuán)隊(duì)成功通過(guò)自主研制的三維透射電鏡技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米金屬塑性變形的研究，同時(shí)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?，F(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(gè)難題。盡管過(guò)去科研學(xué)者就已經(jīng)開(kāi)始嘗試通過(guò)透射電子顯微鏡來(lái)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(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)了三維重構(gòu)。但其中的過(guò)程卻并不容易，從2011年提出，到后來(lái)收獲成果，耗費(fèi)了10年的時(shí)光。

　　根據(jù)相關(guān)采訪內(nèi)容，可以了解到，黃曉旭團(tuán)隊(duì)為了讓這項(xiàng)技術(shù)高效、準(zhǔn)確、實(shí)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(kāi)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(gè)能夠透射電鏡三維取向重構(gòu)技術(shù)的空間分辨率達(dá)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(jìn)入成果轉(zhuǎn)化階段，未來(lái)不但能夠在金屬材料的開(kāi)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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