給納米材料拍3D照片 這項技術賦予金屬材料更多可能
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】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?？梢哉f，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，隨著人類科學技術的不斷發(fā)展，人類對于金屬的認知以及應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域有著妙用，并且影響深遠。例如廣泛應用于密封減震、醫(yī)療器械、聲音調(diào)節(jié)、光顯示等領域的磁流體，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，我國重慶大學黃曉旭團隊成功通過自主研制的三維透射電鏡技術，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?，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用前景，但是其微觀結(jié)構的變化與其宏觀性能上的改變之間的因果關系，卻始終是個難題。盡管過去科研學者就已經(jīng)開始嘗試通過透射電子顯微鏡來嘗試解讀，但是傳統(tǒng)技術只能獲得材料內(nèi)部三維結(jié)構的二維投影。黃曉旭團隊自主研發(fā)的透射電鏡三維取向重構技術則是在傳統(tǒng)透射電鏡上，實現(xiàn)了三維重構。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)相關采訪內(nèi)容，可以了解到，黃曉旭團隊為了讓這項技術高效、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系統(tǒng)，從而將納米材料的內(nèi)部結(jié)構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技術的空間分辨率達1納米的基于電子衍射的三維透射電鏡技術。
值得一提的是，目前該技術正在進入成果轉(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域的材料研究。
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