给纳米材料拍3D照片这项技术赋予金属材料更多可能

2023年12月04日 10:33:33来源：化工仪器网作者：小王点击：4643

　　【化工仪器网行业百态】金属是我们生活中常见的一种原材料，同时也是现代工业的重要基础。可以说，人类文明的发展与金属材料的开发以及使用有着密切的联系，以至于到了今天，无论是工业产业发展还是信息化产业的进步，都依赖于金属产业的推进。

　　与此同时，金属也并非一成不变的，事实上，随着人类科学技术的不断发展，人类对于金属的认知以及应用能力都在不断提升，越来越多的金属材料开始诞生并被应用起来。而其中，纳米金属的出现可以说是浓墨重彩的一笔。

　　广义上来说，形成纳米晶粒的金属与合金都属于纳米金属材料的范畴，这种金属材料的显著特点就是晶界比例、比表面能、表面原子比例大，这些特点也让其在特定领域有着妙用，并且影响深远。例如广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等领域的磁流体，就是纳米钴、纳米铁、纳米镍或它们的纳米金属合金制成的。其中，纳米钴粉因为记录密度高、矫顽力高、信噪比高和抗氧化性好等优点长期被用于开发高品质的大容量软硬磁盘。

　　正因为纳米金属材料的奇妙特性，科研学者对于纳米金属塑性变形的研究从未停止，而就在最近，我国重庆大学黄晓旭团队成功通过自主研制的三维透射电镜技术，实现了对纳米金属塑性变形的研究，同时还发现纳米金属塑性变形后其内部晶体取向可回转这一反常现象，完成了纳米材料研究从二维到三维的跨越。

　　尽管纳米金属的优秀特性让其有了广泛的应用前景，但是其微观结构的变化与其宏观性能上的改变之间的因果关系，却始终是个难题。尽管过去科研学者就已经开始尝试通过透射电子显微镜来尝试解读，但是传统技术只能获得材料内部三维结构的二维投影。黄晓旭团队自主研发的透射电镜三维取向重构技术则是在传统透射电镜上，实现了三维重构。但其中的过程却并不容易，从2011年提出，到后来收获成果，耗费了10年的时光。

　　根据相关采访内容，可以了解到，黄晓旭团队为了让这项技术高效、准确、实用，在硬件以及软件上都做了大量的优化工作。首先在硬件层面研制出了电镜电子光学与图像采集控制系统，提升了电镜的高质量数据采集速度。然后在软件方面开发了高效的数据处理分析和三维重构系统，从而将纳米材料的内部结构从二维图片变成了三维图谱。最终得到的就是一个能够透射电镜三维取向重构技术的空间分辨率达1纳米的基于电子衍射的三维透射电镜技术。

　　值得一提的是，目前该技术正在进入成果转化阶段，未来不但能够在金属材料的开发上提供重要帮助，还有望助力汽车制造、航空航天及微电子器件等领域的材料研究。

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