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  • 微观世界|第4期 食物中的力学知识 不同品质大米的微观力学分析
    一、前期回顾 上期我们发现纸币防伪条之所以呈现不同色彩和形貌是因为特殊的微观结构所导致(详细情形见第三期文章),材料的微观结构对宏观的光学性能巨大的改变。由于大部分读者在上期投票中选择【B选项:1元/斤的大米和10元/斤的大米在显微镜下有何区别。】 那么今天笔者带领大家来一起探索优质大米(吃起来劲道的新米)和劣质大米(口感较差的陈米)在显微结构上有什么不一样。二、序 言金属的强度、韧性、脆性与它的微观组织结构有很大的联系:韧性强的金属材料会发生韧性断裂,在断口的断面会观察到有典型“韧窝”特征的韧性断裂区;脆性大的金属会发生脆性断裂,在断口的断面会观察到有典型“台阶”特征的解理断裂区。这些不同的断口形貌是由微小的热处理工艺或材料成分的微小差别所引起的,不同的微观组织形貌代表了不同的金属材料生产工艺。那么我们猜想:是否可以通过显微形貌分析来判断生长周期不一样、或者营养成分/化学物质不一样的农作物呢?三、大米断面显微形貌分析,大米淀粉形貌及淀粉复粒形貌本期选择同种大米的两个不同时期(新米10元/斤、存放半年的陈米6元/斤)的样本进行微观形貌的拍摄,来研究放置时间长的大米除了靠气味和口感上的差异来区分外,是否可以通过材料显微分析的手段来进行辨别。 1. 大米断口分析 大米断口显微形貌图 如上图A所示,我们把大米粒掰断后可以看到大米粒断口是有形貌特征的。放大到100倍下如图B我们可以看到有类似金属沿晶断口及窝韧形貌特征的存在。图C是窝韧特征的细节放大图,可以发现是由10μm左右的一粒粒大米淀粉微粒组成的、断口高低起伏且小一点的淀粉微粒棱角分明。图D是大米内部淀粉复粒组成的,大米复粒表面比较光滑,复粒淀粉之间的交界面都很平滑,且复粒内不光有淀粉微粒,微粒之间还会有蛋白质存在(表面黑色条纹部位)。 从上图我们可以看出大米颗粒是由一粒粒淀粉微粒所组成的复粒淀粉粒所组成,当断裂部位是沿复粒淀粉截面扩展时,断口呈现平滑的沿晶裂纹特征;当断裂部位穿过复粒淀粉而扩展时,断口呈现穿晶断裂。 不同大米由于生长周期及成分都有差别,导致了淀粉微粒、淀粉复粒的形貌及它们之间的结合力各不相同,因此不同大米的断口形貌也完全不一样。 2. 复粒淀粉沿晶/穿晶断口形貌分析 复粒淀粉穿晶断裂(左)和沿晶断裂(右)形貌差异对比 上图左是复粒淀粉断裂时的断口形貌,可以发现中间的淀粉微粒周围暗色的部分是大米内部的蛋白质,一个个淀粉微粒是由蛋白质连接起来的,其中画红圈的部分是大米内部的脂质颗粒,该颗粒在新大米断口处几乎没有,而在陈旧大米内部有很多,推测该脂质的析出导致了连接淀粉微粒的蛋白质发生了变化,导致大米复粒内部黏合力发生改变。上图右是大米淀粉复粒表明断口图,可以看出断口处非常平滑,正常情况下淀粉复粒间的结合能是远低于淀粉粒间内部结合能的,所以断裂一般都发生在淀粉复粒平滑处。 3. 新米与陈米断口微观形貌结构对比陈米(左)与新米(右)断口显微形貌差别 在显微镜下我们可以看到陈米断口(上图左)相较于新米断口(上图右)呈现更多的“窝韧”形貌特征,断裂面穿过了大米复粒淀粉。而新米大部分断口为“沿晶”解理,断裂面沿淀粉复粒扩展。拍摄结果表明正常新米内部的结合是复粒淀粉内部大于复粒淀粉边界的。随着大米放置时间的增长,米粒内部的化学物质发生了变化,导致复粒淀粉内部的微粒间键合减弱结合力变差,断裂裂纹面主要由从复粒淀粉边界扩展变为从复粒淀粉穿过后断裂。 四、后 记 “天空没有翅膀的痕迹,但是鸟儿却飞过”。不同于鸟儿在天空飞过没留下痕迹,任何材料的生产和合成所经过的工艺都会在材料内部留下显微痕迹,通过显微技术来辨别材料的显微形貌/结构的特征,可以轻易的判断出材料的生产工艺及历程。例如现阶段人们已经开始利用显微镜来鉴别区分不同植物、动物的品种,从而为原材料把控、溯源、生产过程质控提供了重要指导依据。 下期主题(动物)三选一: A、蝴蝶翅膀在阳光下产生绚丽颜色的原因。B、年轻人及老年人头发表面及断面的形貌差异。C、过期变质食物中的细菌。
  • OPTON的微观世界|第4期 食物中的力学知识 不同品质大米的微观力学分析
    一、前期回顾 上期我们发现纸币防伪条之所以呈现不同色彩和形貌是因为特殊的微观结构所导致(详细情形见第三期文章),材料的微观结构对宏观的光学性能巨大的改变。由于大部分读者在上期投票中选择【B选项:1元/斤的大米和10元/斤的大米在显微镜下有何区别。】 那么今天笔者带领大家来一起探索优质大米(吃起来劲道的新米)和劣质大米(口感较差的陈米)在显微结构上有什么不一样。二、序 言金属的强度、韧性、脆性与它的微观组织结构有很大的联系:韧性强的金属材料会发生韧性断裂,在断口的断面会观察到有典型“韧窝”特征的韧性断裂区;脆性大的金属会发生脆性断裂,在断口的断面会观察到有典型“台阶”特征的解理断裂区。这些不同的断口形貌是由微小的热处理工艺或材料成分的微小差别所引起的,不同的微观组织形貌代表了不同的金属材料生产工艺。那么我们猜想:是否可以通过显微形貌分析来判断生长周期不一样、或者营养成分/化学物质不一样的农作物呢?三、大米断面显微形貌分析,大米淀粉形貌及淀粉复粒形貌本期选择同种大米的两个不同时期(新米10元/斤、存放半年的陈米6元/斤)的样本进行微观形貌的拍摄,来研究放置时间长的大米除了靠气味和口感上的差异来区分外,是否可以通过材料显微分析的手段来进行辨别。 1. 大米断口分析大米断口显微形貌图 如上图A所示,我们把大米粒掰断后可以看到大米粒断口是有形貌特征的。放大到100倍下如图B我们可以看到有类似金属沿晶断口及窝韧形貌特征的存在。图C是窝韧特征的细节放大图,可以发现是由10μm左右的一粒粒大米淀粉微粒组成的、断口高低起伏且小一点的淀粉微粒棱角分明。图D是大米内部淀粉复粒组成的,大米复粒表面比较光滑,复粒淀粉之间的交界面都很平滑,且复粒内不光有淀粉微粒,微粒之间还会有蛋白质存在(表面黑色条纹部位)。 从上图我们可以看出大米颗粒是由一粒粒淀粉微粒所组成的复粒淀粉粒所组成,当断裂部位是沿复粒淀粉截面扩展时,断口呈现平滑的沿晶裂纹特征;当断裂部位穿过复粒淀粉而扩展时,断口呈现穿晶断裂。 不同大米由于生长周期及成分都有差别,导致了淀粉微粒、淀粉复粒的形貌及它们之间的结合力各不相同,因此不同大米的断口形貌也完全不一样。 2. 复粒淀粉沿晶/穿晶断口形貌分析复粒淀粉穿晶断裂(左)和沿晶断裂(右)形貌差异对比 上图左是复粒淀粉断裂时的断口形貌,可以发现中间的淀粉微粒周围暗色的部分是大米内部的蛋白质,一个个淀粉微粒是由蛋白质连接起来的,其中画红圈的部分是大米内部的脂质颗粒,该颗粒在新大米断口处几乎没有,而在陈旧大米内部有很多,推测该脂质的析出导致了连接淀粉微粒的蛋白质发生了变化,导致大米复粒内部黏合力发生改变。上图右是大米淀粉复粒表明断口图,可以看出断口处非常平滑,正常情况下淀粉复粒间的结合能是远低于淀粉粒间内部结合能的,所以断裂一般都发生在淀粉复粒平滑处。 3. 新米与陈米断口微观形貌结构对比陈米(左)与新米(右)断口显微形貌差别 在显微镜下我们可以看到陈米断口(上图左)相较于新米断口(上图右)呈现更多的“窝韧”形貌特征,断裂面穿过了大米复粒淀粉。而新米大部分断口为“沿晶”解理,断裂面沿淀粉复粒扩展。拍摄结果表明正常新米内部的结合是复粒淀粉内部大于复粒淀粉边界的。随着大米放置时间的增长,米粒内部的化学物质发生了变化,导致复粒淀粉内部的微粒间键合减弱结合力变差,断裂裂纹面主要由从复粒淀粉边界扩展变为从复粒淀粉穿过后断裂。 四、后 记 “天空没有翅膀的痕迹,但是鸟儿却飞过”。不同于鸟儿在天空飞过没留下痕迹,任何材料的生产和合成所经过的工艺都会在材料内部留下显微痕迹,通过显微技术来辨别材料的显微形貌/结构的特征,可以轻易的判断出材料的生产工艺及历程。例如现阶段人们已经开始利用显微镜来鉴别区分不同植物、动物的品种,从而为原材料把控、溯源、生产过程质控提供了重要指导依据。 下期主题(动物)三选一: A、蝴蝶翅膀在阳光下产生绚丽颜色的原因。B、年轻人及老年人头发表面及断面的形貌差异。C、过期变质食物中的细菌。
  • CCATM'2014之材料微观解析与失效分析会场
    仪器信息网讯 2014年10月20日,由中国工程院、中国合格评定国家认可委员会、中国标准化协会、中国金属学会、国际钢铁工业分析委员会、中国钢研科技集团有限公司主办的&ldquo CCATM&rsquo 2014国际冶金及材料分析测试学术报告会&rdquo 之&ldquo 材料微观解析与失效分析&rdquo 会议在北京国际会议中心举行。   失效分析是指产品失效后,通过对产品及其结构、使用和技术文件的系统研究,从而鉴别失效模式、确定失效机理和失效演变的过程。失效分析对于提高产品质量和防止事故重演特别重要。失效分析工作是一个极其复杂的过程,它需要多学科相互交叉。主要分析内容包括断口分析、化学分析、金相显微分析、力学性能检查和无损探测等方面。   其中微观解析主要指断口分析中的微观分析和金相显微分析。在断口微观分析中,使用扫描电镜或透射电镜可观察微观断口的形貌,从而判断断裂失效机制。另外配合能谱分析仪还可以对断口的微区成分进行分析,以判断是否存在夹杂物、成分偏析等缺陷。   金相显微分析是指利用金相显微镜来观察和研究金属材料显微组织结构及分布的试验方法。是检查金属材料质量的好坏、热处理工艺质量评定的最直观、最准确的方法。   在本次会议中,武钢研究院孙宜强介绍了SPHC热轧板表面疤块缺陷分析 钢铁研究总院谢金鹏介绍了转向弯臂断裂失效原因分析 宝山钢铁股份有限公司王军艺介绍了火花塞膨胀槽脆性开裂失效分析 首钢通化钢铁集团韩德青介绍了隔热管断裂原因分析 钢铁研究总院郑凯介绍了某石化设备用 P201泵出口管道裂纹原因分析 马钢技术中心王德宝介绍了35CrMo高强度连接螺栓杯锥状断口失效分析 武汉钢铁集团公司研究院王志奋介绍了冷轧双相钢性能不合格原因分析 国家钢铁材料测试中心李云玲PSB1080 螺纹钢氢脆断裂分析 西安航空动力控制科技有限公司郭秀乔介绍了活门和衬套卡滞原因分析 江苏省宏晟重工集团有限公司乙海峰介绍了1Cr17Ni2钢热油泵泵轴断裂分析。 会议现场
  • 1010万!同济大学地质体微观物理力学性能测量系统采购项目
    一、项目基本情况项目编号:0705-244005012320项目名称:同济大学地质体微观物理力学性能测量系统采购项目预算金额:1010.000000 万元(人民币)最高限价(如有):950.000000 万元(人民币)采购需求:序号产品名称数量简要技术规格备注1地质体微观物理力学性能测量系统1批该系统针对海洋沉积物等地质体微观物理力学性能的测量,融合了流变特性测量、微观三维结构测量及原子级力学性能测量三个模块,实现了大范围颗粒尺寸、高精度、全方位的地质体微观物理力学性能获取,可应用于以地质体微观物理力学特性分析、大地质颗粒浆体3D结构及其空间展布观测为基础的地质资源与地质工程领域。预算金额:人民币1010万元 最高投标限价:人民币950详见其他补充事宜合同履行期限:合同履行至合同期结束本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间:2024年07月12日 至 2024年07月19日,每天上午9:00至12:00,下午12:00至16:00。(北京时间,法定节假日除外)地点:https://www.shabidding.com方式:线上领购售价:¥500.0 元,本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。1.采购人信息名 称:同济大学     地址:四平路1239号021-65985215        联系方式:孙老师       2.采购代理机构信息名 称:上海国际招标有限公司            地 址:中国上海延安西路358号美丽园大厦14楼            联系方式:何沛霖、徐迪 021-32173703            3.项目联系方式项目联系人:何沛霖、徐迪电 话:  021-32173703
  • 预算1010万!同济大学地质体微观物理力学性能测量系统公开招标
    近日,同济大学地质体微观物理力学性能测量系统采购项目国际公开招标,预算1010万元,要求潜在投标人于2024年07月19日前递交投标文件。详情如下:一、招标内容招标项目编号:0705-244005012320招标项目名称:同济大学地质体微观物理力学性能测量系统采购项目项目实施地点:中国上海市招标产品列表:产品名称数量简要技术规格备注地质体微观物理力学性能测量系统1批该系统针对海洋沉积物等地质体微观物理力学性能的测量,融合了流变特性测量、微观三维结构测量及原子级力学性能测量三个模块,实现了大范围颗粒尺寸、高精度、全方位的地质体微观物理力学性能获取,可应用于以地质体微观物理力学特性分析、大地质颗粒浆体3D结构及其空间展布观测为基础的地质资源与地质工程领域。预算金额:人民币1010万元最高投标限价:人民币950万元二、投标人资格要求投标人应具备的资格或业绩:1) 必须是具有独立法人资格的法人或其他组织;2) 投标人应在投标文件中提供投标产品正规销售体系中针对本项目的授权书(说明:招标文件中的制造商授权书格式也同样适用于主要设备制造商正规销售体系中负责在中国地区销售业务的代理商出具的授权书。当由此类代理商出具授权书时,应同时提供制造商出具给该代理商的仍在有效期内的销售其产品的代理证书);3) 采用源自中华人民共和国关境内(不包括香港、澳门和台湾等单独关境地区)制造的产品(含由境内海关特殊监管区域内企业生产或加工(包括从境外进口材料、部件)的产品)参与投标的境内投标人,应当符合《中华人民共和国政府采购法》第二十二条第一款所规定的资格条件(应在投标文件中提供《中华人民共和国政府采购法实施条例》第十七条第一款所规定的资格证明文件);4) 投标人须在投标截止期之前在国家商务部指定的机电产品招标投标电子交易平台(以下简称电子交易平台,网址为:http://www.chinabidding.com)上完成有效注册(由于电子交易平台的注册审核需要一定时间,如投标人在决定参加本项目投标后请尽早登录该网站查询自身是否已经处于有效注册状态,以免因临近投标截止时间再来办理注册事宜而影响正常投标)。是否接受联合体投标:不接受未领购招标文件是否可以参加投标:不可以三、招标文件的获取招标文件领购开始时间:2024-06-28招标文件领购结束时间:2024-07-05是否在线售卖标书:否获取招标文件方式:现场领购招标文件领购地点:https://www.shabidding.com招标文件售价:¥500/$80其他说明:有兴趣的潜在投标人可从2024年6月28日起至2024年7月5日止,每天9:00时至16:00时(北京时间)在上海国际招标有限公司网站(https://www.shabidding.com) (以下简称官网)免费注册并在线领购招标(或采购)文件。在上述规定的招标文件出售截止期之后将不再出售本项目的招标文件。本招标文件每套售价为人民币伍佰元整(RMB500.00)或捌拾美元(USD80.00),售后不退。未从招标机构处购买招标文件的潜在投标人将不得参加投标。(1)潜在投标人(或供应商)首次注册需要提供《供应商注册专用授权函和承诺书》(可从供应商注册页面下载)盖章扫描件,潜在投标人(或供应商)应当提前准备,尽早办理,以免影响领购招标(或采购)文件。(2)已注册的潜在投标人(或供应商)可从网站采购公告栏的相应公告中进在线领购招标(或采购)文件流程。若公告要求提供法定代表人授权书等领购资料的(资料格式可从公告附件下载),潜在投标人(或供应商)应当上传相关资料的原件扫描件,否则采购代理机构有权拒绝向其出售招采购文件。无需提供领购资料的项目,潜在投标人(或供应商)提交领购申请并支付费用到账后即可下载电子招标(或采购)文件。项目经理会将纸质文件快递给潜在供应商。发票将以电子发票的形式发送到潜在投标人(或供应商)登记的电子邮箱。(3)对于未按上述要求进行注册并领购招标(或采购)文件的潜在投标人(或供应商),代理机构有权拒收其提交的投标(或响应)文件,对已经接收的投标(或响应)文件也将提请评标(或评审)委员会作无效投标(或响应)文件处理。四、投标文件的递交投标截止时间(开标时间):2024-07-19 09:00投标文件送达地点:中国上海延安西路358号美丽园大厦13楼1303会议室开标地点:中国上海延安西路358号美丽园大厦13楼1303会议室五、联系方式招标人:同济大学地址:四平路1239号联系人:孙老师联系方式:021-65985215招标代理机构:上海国际招标有限公司地址:中国上海延安西路358号美丽园大厦14楼联系人:何沛霖、徐迪联系方式:021-32173703六、汇款方式招标代理机构开户银行(人民币):招商银行股份有限公司上海普陀支行招标代理机构开户银行(美元):CHINA GUANGFA BANK, H.O账号(人民币):215080920510001账号(美元):9550880025773600333七、其他补充说明其他补充说明:邮箱 hepeilin@shabidding.com
  • 2019年7月-材料微观结构分析样品制备培训通知
    材料微观结构分析样品制备邀请函 尊敬的客户,您好!为更好的服务于客户,我们特别为金相技术员或者要学习先进制备工艺的金相学者设计了SumMet™ 材料微观结构分析样品制备课程。该课程通过理论学习和实践操作,涵盖了切割、镶嵌、研磨和抛光的知识,这些知识也是标乐在过去80多年历史中的经验累积。此外,学生还可学习有关硬度测试和微观结构解读方面的知识。 基本信息 培训时间:2019年7月8-10日(三天)培训主题:材料微观结构分析样品制备培训地点:标乐中国上海实验室(依工测试测量仪器(上海)有限公司)具体地址:上海市闵行区漕河泾开发区新骏环路88号13A二楼 主要内容 三天的课程涉及多种材料的微观结构分析样品制备和硬度测试的知识。课程内容涉及到样品切割,镶嵌,研磨和抛光的技术知识,对于各种材料的样品制备提供大量实习课程。课程内容包括: 取样和切割(理论和实践) 样品镶嵌(理论和实践) 样品研磨和抛光(理论和实践) 硬度测试原理(理论)注:学员实践操作中可自行携带需要得到解决方案的样品。 特邀讲师 Dr. Mike Keeble 毕业于威尔士大学(The University of Wales),主修材料科学与工程。获得了钢的蠕变性能(creep properties of steels)博士学位及部分熔融铝合金的力学试验和有限元模拟(mechanical testing and FE modelling of partially molten aluminium alloys)硕士学位。Dr. Keeble 之前在英国国防评估和研究机构(现QinetiQ)担任先进金属材料研究员,研究新材料和制造工艺的疲劳、损伤容限和---失效分析。Dr. Keeble 目前在美国标乐担任美国实验室和技术经理的职务,他有超过12年的在金相分析方面提供技术支持和培训的工作经验。Dr. Keeble 曾在伯明翰大学(Birmingham University)担任荣誉讲师,并在华威大学(Warwick University)担任访问学者。Dr. Keeble 是 ASM 和 IMS 的成员,也是金相和硬度测试标准组织(Standards Organizations in metallography and hardness testing)的成员。【助教】 Leo-柳文鹏,标乐应用工程师毕业于西北工业大学材料学院,获得硕士学位。曾多年就职于英业达集团,负责电子材料的可靠性及失效分析;之后就职于德国双立人公司,担任主管金相工程师,主要负责金属材料金相分析及硬度测试;加入标乐公司后,每年前往美国总部接受金相制备高级课程培训,现担任标乐应用工程师,在汽车、航空航天及电子等行业积累了丰富的经验。 Kevin-程凯,标乐应用工程师毕业于河海大学材料科学与工程学院,曾就职于无锡鹰普集团,担任理化工程师、热处理工程师;此后分别就职于通标标准服务(上海)有限公司(SGS),担任金相工程师;莱茵技术(上海)有限公司(TUV Rheinland),担任高级金相工程师。主要负责金相及硬度实验室的所有测试及管理。在金属材料检测以及失效分析方面都有较丰富的经验。现任标乐公司应用工程师,为亚太用户提供全面的技术支持,解决金相制备方面的难题,在原材料、汽车、电子等行业样品的制备积累了丰富的经验。注:课程全英文教学,全程有中文翻译。 费用说明 费用:5000RMB/人说明:费用包含:SumMet教材、培训期间中餐,以及9日晚宴,其他住宿交通等费用自理。汇款账号:名称:依工测试测量仪器(上海)有限公司开户行:农业银行上海浦江支行 行号:103290003237账号:03408800040017687 报名方式 烦请可以填写下方报名回执后发送 info.cn@buehler.com,本次培训小班教学,名额有限,先到先得! 住宿交通 (住宿仅供参考,请学员自行预定)培训地点:依工测试测量仪器(上海)有限公司培训地址:上海市闵行区漕河泾开发区新骏环路88号13A二楼附近交通: 浦东机场:打车:距离35.3KM,打车约138元,约30min;公交:磁悬浮地铁16号线796路(鹤坡塘桥站下), 约134min 虹桥机场:打车:距离30.9KM,打车约108元,约47min;公交:地铁10号线地铁8号线796路(鹤坡塘桥站下), 约90min 虹桥火车站:打车:距离31.8KM,打车约111元,约45min;公交:地铁10号线地铁8号线796路(鹤坡塘桥站下), 约90min 上海火车站(上海站):打车:距离22.3KM,打车约77元,约34min;公交:地铁1号线地铁8号线796路(鹤坡塘桥站下), 约75min周边住宿(仅供参考,请学员自行预定) 名称:新奇士国际酒店(浦江店) 地址:浦江镇三鲁路3585号(近江月路) 名称:上海浦江智选假日酒店 地址: 浦江镇联航路1188号10号楼3楼H座诚挚地期待您的参加! 标乐市场部2019年5月20日 附件一 报名回执报名人员*单位*姓名*部门*职务*电话*邮件兴趣及关注项目 (如材料、零部件等):工作范畴 (如研究、品质控制、失效分析等):*单位业务范围 □ 金属 □ 航空/航天 □ 热处理 □ 电子 □ 政府研发/教育 □ 测试实验室(第三方实验室) □ 国防 □ 生物医药 □ 汽车/其他运输工具 □ 能源 □ 其他__________________________________说明:务必准确填写,其中 * 为必填项。填写完毕请发送至:info.cn@buehler.com 。
  • 标乐“WORKSHOP” 微观分析固态样品制备培训课程——合肥站
    随着春天的脚步临近,标乐正式启动&ldquo WORKSHOP&rdquo 微观分析固态样品制备培训课程。&ldquo WORKSHOP&rdquo 培训课程是标乐明星培训课程之一,它的特点是时间紧凑,内容灵活,学员可在短时间内学习到诸多实用知识。培训不设门槛,任何对材料工艺技术和性能有了解的人均可参加。培训课程进入中国多年,获得参加者的一致好评。 2012&ldquo WORKSHOP&rdquo 培训课程将在全国十几个城市陆续进行。第一站,我们选择世界科技城市联盟城市之一的合肥市。 本次培训课程将在2012年3月14日在合肥工业大学分析测试中心举办,为期1天。课程不仅包括切割、镶嵌、表面制备、研磨、拋光、人工样品制备、显微/宏观硬度测试分析等基础知识,还安排实践操作环节,学员可以现场亲手操作标乐最新设备。授课老师方面,除了标乐资深技术专家,还邀请到浙江大学和合肥工业大学的教授做主题讲座。本次培训课程不收取任何费用。 如果您对本次课程感兴趣,可以直接与标乐市场部联络并索取报名表: 电话:400-000-3418 邮箱:lesley.chen@buehler.com 联系人:陈小姐
  • 国家重大科学仪器设备开发专项“材料微观力学性能原位测试仪器研制与应用”项目通过教育部初步验收
    p   日前,教育部组织以杜善义院士为组长的专家组,对吉林大学承担的国家重大科学仪器设备开发专项“材料微观力学性能测试仪器研制与应用”项目进行了初步验收。吉林大学副校长孙友宏,项目首席科学家、中国科学院院士任露泉,校内相关职能部门负责人以及项目参加单位负责人参加了验收会。会议由教育部科技司基础处副处长王芳展主持。 /p center img title=" 吉林.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/noimg/c22d6b5c-5632-4a98-a748-e53a66429da0.jpg" / /center p   孙友宏在致辞中表示,该项目研发的多载荷多物理场环境下材料微观力学性能原位测试仪实现了重大突破,应用前景广泛,为国家战略性新兴产业的发展提供了有力的技术支撑,希望项目组做好后续研发工作,争取产出更多优秀成果。 /p p   会上,任露泉院士、项目技术负责人赵宏伟教授及项目各任务负责人分别进行了工作汇报。专家组对项目进行了质询、现场考查和讨论,一致认为:该项目成功研发了具有我国自主知识产权的多载荷多物理场环境下材料微观力学性能原位测试仪及配套分析处理软件,实现了国际上该类仪器零的突破。研发的仪器在先进钢铁、铝合金、高端装备制造、航空航天等领域得到了示范检测、应用开发与功能扩展 研发的关键技术/仪器得到了实际应用和推广。项目成果为高档数控装备、大飞机、载人航天等国家科技重大专项、国家重点研发计划等国家科技重大需求以及新材料、高端装备制造等战略性新兴产业的发展提供了技术支持。项目圆满完成了任务书规定的各项任务,部分任务超额完成,同意通过初步验收。 /p p   据悉,国家重大科学仪器设备开发专项“材料微观力学性能原位测试仪器研制与应用”项目于2012年获得国家科技部立项批复,任务承担单位包括吉林大学、北京大学、北京工业大学、钢铁研究总院、成都飞机工业(集团)有限责任公司、东北轻合金有限责任公司、中捷机床有限公司、扬州捷迈锻压机械有限公司、国机集团长春机械科学研究院有限公司等单位。 /p
  • 微型流化床反应动力学分析仪研制成功
    近日,过程工程所许光文研究员主持的中科院重大科研装备研制项目“微型流化床反应动力学分析仪研制”通过验收。   化工、冶金、能源、材料、环境等领域涉及大量气固反应,通常通过热重分析仪测试其反应特性,推导反应动力学参数。但是,热重分析不能在线供给固体反应物,升温速度缓慢,受气体扩散影响严重。因此,许光文研究员于2006年提出利用微型流化床作为反应器的气固反应动力学测试思想,以克服上述热重分析方法的弊端,通过检测反应生成气的典型组成随反应时间的变化,测试任意温度下的气固反应速度,分析推导反应动力学。   在中国科学院仪器研制专项资金的支持下,许光文研究员的课题组通过与国产热重分析仪专业企业——北京恒久科学仪器公司合作,经过两年多的努力工作,成功研制了微型流化床反应动力学分析仪(MFBK: Micro Fluidized Bed Kinetic analyzer)的样机(见图),并实现与在线微型质谱检测仪的联用,经系统试验,获得了系列新型测试结果,展现出它的优点和应用潜力。   MFBK适用于颗粒物料参与及颗粒催化剂催化的所有气固反应,包括化工(化学品分解、氧化、还原、加氢) 冶金(矿石还原、焙烧) 能源(煤/生物质热解、燃烧、气化、碳化) 材料(发射药/炸药分解、爆炸) 环境(固废热解/燃烧/气化、废气吸收/氧化/吸附)。它有效克服了热重分析的升温速度慢、扩散影响大等弊端,通过在线颗粒反应物供给,实现了任意温度下气固(颗粒)反应速度的测试,并提供了分析反应参数、揭示反应机理,特别是适合于快速颗粒反应测试的功能。   MFBK作为一种新型固体(颗粒)反应测试仪器,具有快速升温、趋近颗粒反应本征、易于操作,结果准确,重复性好等优点。其良好的功能及其与质谱的匹配性,引起了美国AMETEK质谱分析仪制造公司的兴趣。双方为此签订了合作研发协议,研制偶联AMETEK在线质谱分析仪的集成化微型流化床反应分析仪器,北京科技大学于2009年4月订购了该仪器。
  • 1010万!同济大学地质体微观物理力学性能测量系统采购项目
    一、项目基本情况项目编号:0705-244005012289项目名称:同济大学地质体微观物理力学性能测量系统采购项目预算金额:1010.000000 万元(人民币)最高限价(如有):1010.000000 万元(人民币)采购需求:详见其它补充事宜合同履行期限:合同签订之日起150 个工作日内完成并验收合格交付使用本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间:2024年01月02日 至 2024年01月09日,每天上午9:00至11:00,下午13:00至16:00。(北京时间,法定节假日除外)地点:上海国际招标有限公司网站(https://www.shabidding.com)方式:线上领购售价:¥500.0 元,本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。1.采购人信息名 称:同济大学     地址:四平路1239号        联系方式:孙老师 021-65987815      2.采购代理机构信息名 称:上海国际招标有限公司            地 址:中国上海延安西路358号美丽园大厦14楼            联系方式:何沛霖、徐迪 021-32173703            3.项目联系方式项目联系人:何沛霖、徐迪电 话:  021-32173703
  • 天津大学首届“走进材料微观世界”微观摄影大赛作品集锦
    在我们肉眼看不到的纳米世界可能隐藏着意想不到的精彩一群天大学子用严谨的科学态度和鲜活的艺术创造力透过显微镜发现世界之美通过少许着色呈现自然之美在纳米的天地这些微小的结构有如美轮美奂的画作不禁让人感叹科学的奇妙腊 梅作者:胡瑾图片是用学院的Hitachi S-4800场发射扫描电子显微镜拍摄的。采用水热法制备了泡沫镍上负载的Ni-Zn-S用于电催化水分解。棕色的泡沫镍像是梅花的树干,上面生长的一颗颗几微米的合金,像一朵朵鲜红的梅花。在寒冷的冬天,树叶还未见长出来几片,一朵朵鲜红的梅花却不畏寒冬,争先绽放,为败落稀零单调的寒冬,增添了闪亮的色彩。晴空樱花作者:胡瑾图片是用学院的Hitachi S-4800场发射扫描电子显微镜拍摄的。该样品是采用水热法制备的泡沫镍上负载的Ni-Zn-S,用于电催化水分解。春暖花开,站在樱花树下,抬头仰望天空,樱花像一只粉色的蝴蝶在蔚蓝的天空下飞翔。泡沫镍像一棵树干,反应釜里的溶液像大地的养分,一直保持的溶液温度像太阳的光照,经历了十几个小时的保温,泡沫镍上不断的长出绽放的花朵。秋菊作者:胡瑾图片是用学院的Hitachi S-4800场发射扫描电子显微镜拍摄的。采用水热法制备了泡沫镍上负载的Zn-Co-S用于电催化水分解。世间万物,息息相关。如果不看下面的标尺,以为这就是一朵完美绽放的菊花。不禁感叹,在微观的世界,也存在着这么精致的花朵。它们在自己的小天地下静静地绽放。七彩作者:王禹轩拍摄仪器:冷场发射扫描电镜 s4800样品材料:本样品是通过1300度高温快速灼烧1分钟的纯钼,作为制备氧化物弥散强化合金(ODS)的第二相弥散体。ODS由于其优异的抗蠕变性能、良好的高温组织稳定性和良好的抗辐照性能,其常被应用于高温涡轮发动机叶片以及换热器管道等应用中。艺术处理:通过本方法处理纯钼展现出规整的微观结构,以此为基础通过后期处理试图描绘一幅彩虹色宝石原石的照片。通过不同颜色配色及灰色底色的映衬展现出整体的色彩丰富度。三维多孔碳材料作者:杨浩然样品材料为三维多孔碳材料,使用蔡司热场扫描电镜Sigma 300拍摄。样品以氯化钠为结构模板,葡萄糖为碳源,经过冻干和热处理后获得碳包覆氯化钠颗粒结构,水洗去除氯化钠模板后,获得完美的三维多孔结构。新颖性在于以氯化钠为模板,后续可以水洗去除,可以应用于能源转换与存储领域如锂电池钠电池及电催化方向。胭脂海棠闹春浓作者:眭思密应用背景:钠离子电池电极材料仪器信息:TEM JEM-2100f样品制备:样品为溶剂热法制备的MoS2/CNTs复合薄膜。纳米花状的MoS2附着于CNTs外壁,单壁CNTs管束交织形成网络,层层网络重叠形成薄膜。拍照难点:溶剂热反应中,MoS2随机分散于CNT外壁,该照片准确捕捉了二者之间的空间相对关系,并且单壁CNTs管束、MoS2片层边缘都清晰可见。图片描述:“海棠不惜胭脂色,独立蒙蒙细雨中”,图片好似一朵盛开在两个枝杈间的海棠花,像胭脂带妆的少女,是青春、活力、娇美的象征。作为报春的使者,她让大地回春、春意渐浓,从图片中可以看出其蓬勃的生命力。碳纳米管森林作者:张睿&李乐应用背景:单壁碳纳米管垂直阵列具有巨大的比表面积、优异的导电性、良好的化学稳定性以及有序的结构,被认为是电极材料的理想候选材料。仪器名称及型号:蔡司热场扫描电镜(sigma 300)样品制备过程的难度、新颖性:本实验开发了新型纳米颗粒催化剂,可以在二维、三维基底上负载催化剂,并能够利用CVD法在基底上合成碳纳米管阵列材料,具有普适性,便于进行材料的宏量制备。层峦叠翠作者:李乐仪器:原子力显微镜AFM5500作品介绍:氧化铝碳纳米管阵列。锂金属负极的体积变化是实现金属锂电池实际应用需克服的障碍。氧化铝-碳纳米管阵列可以有效降低局部电流密度、缓解锂在充放电过程的体积膨胀。利用原子层沉积法,实现氧化铝在阵列内的均匀沉积。难度点:材料顶部仍应满足均匀的高度差,证实沉积后样品结构的稳定性。艺术处理:样品三维图显示出均匀的高度差,展现出重峦叠翠的景象。五彩斑斓的石头作者:李乐仪器:透射电镜JEM-2100F作品介绍:氧化铝包覆四氧化三铁纳米颗粒,三维基体上生长高有序度碳纳米管阵列可以作为优良电极材料应用于锂、钠、钾离子电池。然而传统电子束蒸发镀膜法沉积用于生长碳纳米管阵列的催化剂,难以实现其在三维基体上的均匀负载。本实验制备的均匀分散的氧化铝包覆四氧化三铁催化剂能够实现在三维基体上的均匀负载,并在基体上生长高有序度碳纳米管阵列。难度点:氧化铝包覆四氧化三铁纳米颗粒应满足粒径均匀、高面密度,以实现高有序度碳纳米管阵列的生长。白珊瑚的深海家园作者:白翔仁作品说明:材料为原位合成氧化镁纳米颗粒团簇的SEM图片,使用S4800扫描电镜拍摄。纳米氧化镁颗粒单个粒径约为5-10 nm,成团簇状分布,单个团簇粒径为300 nm左右,附着在基底上。纳米颗粒导电性差,且粒径细小,通过调整拍摄参数,得到衬度良好、分辨率高的团聚形貌图。图片说明:经过上色处理的作品名为《白珊瑚的深海家园》,将图片灰度调整为绿度,将纳米氧化镁图案侧构建为海底礁石上分布的白珊瑚球的意象。幽暗的海底,一块礁石上,一个个白色的珊瑚球附着在上面,融入静谧的海底世界中。五彩池作者:白翔仁作品说明:材料为纳米颗粒增强铝基复合材料晶粒的STEM图片,使用F200透射电镜拍摄。材料呈现纳米晶组织,晶粒约为200 nm左右。样品通过打磨、Gatan离子减薄仪减薄,得到块体透射样品,通过拍摄参数,得出取向衬度良好、分辨率高的微观组织图片。图片描述:经过处理的作品名为《五彩池》,通过色谱上色及水波微处理,将不同程度的晶粒构建为水底卵石的意象。阳光照射下,水波微微荡漾,掩映着水底的卵石时隐时现,像传说中的五彩池一般。为进一步激发学生们的科研兴趣和创新意识,提升实验技能水平,由天津大学材料学院主办,材料科学与工程国家级实验教学示范中心承办的天津大学首届“走进材料微观世界”—微观摄影大赛于近日成功举办。此次大赛受到了天津大学资产处、天津大学分析测试中心和化工学院大型仪器测试平台的大力支持和积极参与。经历一个月的征稿,共收到来自材料学院、化工学院、理学院、建工学院等全校118名学生的161幅作品。天津大学资产与实验室管理处副处长张为对本次大赛给予了高度肯定,他认为大赛顺应了国家加强高等学校实践教学、实践育人的要求,加强了不同专业、不同领域学科的交流和进步,展现了参赛学生们的科学素养和创新精神。材料学院院长胡文彬向本次大赛中的工作人员和评委老师以及各支持单位表示衷心的感谢,寄语同学们能永葆初心,在科研路上砥砺前行,真正认识到科学和材料的魅力所在!微观纳米世界藏匿着许多美丽与惊喜,等待着与有心人的相遇
  • 国内首台测试范围最宽的高级动态力学分析仪(DMA)进驻北京化工大学
    全球500强、世界核能巨无霸企业 - 法国AREVA集团旗下01dB-Metravib公司生产的高级动态力学分析仪(DMA)一直在塑料、橡胶和轮胎领域享有盛名。拥有众多如米其林、普里斯通、固特异、拜耳、福特、道化学、剑桥大学、汉高等国际著名用户。日前,北京化工大学经过反复的调研论证,已经和法国01dB-Metravib公司的中国总代理——北京仪尊时代科技有限公司签署了购买合同和合作协议。希望它将成为该校塑料、橡胶、轮胎等领域研究的得力帮手。 该设备的测试范围极宽,力值可由0.002N到450N,其最高频率可达1000Hz,单次试验可测试模量7个数量级的变化。是目前市场上测试范围最宽的高级动态力学分析仪(DMA)。
  • 20类微观表征技术云端碰撞!中科大牛津仪器微观分析论坛成功举办
    仪器信息网讯 4月20日,由牛津仪器科技(上海)有限公司和中国科学技术大学共同主办的“中科大牛津仪器微观分析论坛”线上成功举办,中科大多位微观分析专家及牛津仪器的应用工程师们依次分享了近扫描电镜、透射电镜、EDS、EBSD、原子力显微镜等近20类主流微观表征技术及在材料、半导体、生命科学等热点领域的应用进展。作为同期重要内容,论坛也进行了明日之星奖学金颁奖仪式,仪器信息网网络讲堂栏目实时转播了本次论坛。牛津仪器中国区总裁 何峻 致辞开幕致辞中,牛津仪器中国区总裁何峻首先对中国科技大学的各位领导、老师、同学,以及在线各位同仁的参加及对牛津仪器的支持表示感谢。接着,分享了牛津仪器的发展历程,从六十余年前的马丁伍德爵士在英国创建,到发展成为一家销售服务网络遍布全球的跨国公司;从二十多年前正式进入中国市场,再到业务的飞速发展等。同时,牛津仪器也在不断履行对中国客户的承诺,不断加大在中国的投入,在过去一年里,通过加强应用、服务团队,成立专业的维修服务团队等措施大幅提升了对中国用户的支持能力。最后向获得本次“明日之星奖学金”的各位同学表示祝贺,希望籍此为各位同学的学业成功略尽绵薄之力,预祝各位同学在未来的学习和工作中可以取得佳绩。据中科大公共实验中心办公室主任周宏敏介绍,牛津仪器和中科大已有近八年的紧密合作,在合作过程中,帮助中科大在科研取得了丰硕的成果。从牛津仪器2014年在中科大设立“牛津仪器明日之星奖学金”至今,已有四十多位同学获得奖学金,获奖者涵盖了理化中心、工程与材料中心和微纳中心,去年也覆盖到了生命中心。本年度“明日之星奖学金”,经过评委的严格评审,最终颁发给8位同学,活动现场,中科大公共实验中心主任侯中怀教授为获奖者进行了颁奖。中科大校公共实验中心主任侯中怀教授为获奖学生颁发牛津仪器明日之星奖学金证书颁奖仪式后,围绕材料/半导体微观分析技术、生命科学微观分析技术两大主题,10位中科大微观分析专家、牛津仪器应用专家分别分享了精彩报告,近20类主流微观表征技术与材料、半导体、生命科学等热点领域应用在云端展开思维碰撞。以下为报告内容摘要,详细精彩内容,点击查看报告回放视频(回放视频即将上传)。材料/半导体微观分析技术系列报告中国科学技术大学理化科学实验中心工程师孙梅概要分享了原位液体透射电镜技术。技术概要方面主要列举了不同液体池构造基及其优缺点,组装方法。电子束的影响方面,主要介绍了化学成分变化及温度变化的影响。基于原位液体电镜刻蚀研究方面,主要介绍了采用非原位手段来证明原位结果有效性的相关案例。牛津仪器应用科学家马岚介绍了牛津仪器材料制备与材料表征技术。材料微纳加工制备方面,针对大尺寸样品,牛津仪器相关技术包括晶圆级别刻蚀、气体沉积等设备;针对小尺寸样品,则包括OmniProbe系列纳米操纵手等技术。材料表征方面,则主要分享了成分分析的EDS技术、结构表征的Raman、EBSD、物理性能的AFM等。中国科学技术大学微纳研究与制造中心工程师王秀霞分享了等离子体刻蚀技术及在微纳米加工中的应用。通过化学或物理方法在目标功能材料的表面进行选择性去除,最终形成所需的特定结构,是微纳加工技术中微纳米图形结构转移的主要方法。报告依次分享了等离子体刻蚀的基本原理、NRFC等离子体刻蚀设备与工艺,最后详细展示了等离子体刻蚀相关加工案例。中国科学技术大学 工程与材料科学实验中心高级工程师田杰详细分享了扫描电镜的结构、原理及应用。电子波长远小于可见光波长,用电子束作为照明源,可极大提高显微镜的分辨率,这成为电镜的理论基础。报告从光学显微镜分辨率极限讲起,通过对比光镜与电镜的比较,讲解了电镜的原理及结构。接着依次介绍了扫描电镜的形貌分析、扫描电镜的能谱应用、扫描电镜的EBSD应用等。生命科学微观分析技术系列报告中国科学技术大学生命科学实验中心晶体学平台主管朱中良分享了基于X-射线单晶衍射仪的薄膜样品自动测试平台的研制进展。薄膜样品自动测试平台的研制目的主要是基于现有X-射线单晶衍射仪实现生物结构组织晶体种类和晶体取向的分析。报告主要分享了该研制平台的空间匹配、精度、适应性控制程序等技术难点与对应解决方案、研制成果,以及研制测试平台的实际应用案例。牛津仪器应用科学家潘茗茗介绍了牛津仪器弱光检测及三维成像解决方案。牛津仪器旗下Andor拥有全球弱光探测、解析及成像系统制造技术,报告首先介绍了Andor弱光成像与光谱技术、Dragonfly高速显微成像系统、BC43台式共聚焦等产品技术的发展历程及在生命科学领域的应用进展。接着介绍了WITec生物拉曼快速成像系统在生物医学领域的优势与应用情况。中国科学技术大学生命科学实验中心显微成像平台主管刘振邦介绍了激光共聚焦显微镜成像技术及应用。激光共聚焦显微镜在生物及医学等领域的应用越来越广泛,已经成为生物医学实验研究的必备工具。报告依次分享了激光共聚焦显微镜的原理、结构,接着分别介绍了单光子激光共聚焦显微镜、双光子共聚焦显微镜的各自优势及应用进展。中国科学技术大学技术工程师唐培萍介绍了前沿透射电子显微成像技术在生命科学中的应用。经典生物电子显微成像技术方面,报告主要分享了负染色体制样技术、常温超薄切片技术的技术进展及对应技术流程。现代前沿电子显微成像技术方面,主要分享了时下应用火热的高分辨冷冻电镜技术和冷冻电镜断层成像与关联显微成像技术,并分享了两种技术优势、成像实验流程,以及系列典型应用案例。中国科学技术大学生命科学实验中心分子互作分析平台主管欧惠超分享了基于SPR技术的传感芯片的研制及其应用。SPR技术几乎可以检测多有的生物分子,而芯片则是SPR分子互相分析的关键载体。报告从rBSA羧基芯片制备与测试、高亲和力NTA芯片研究、高载量CN5芯片研究等方面详细介绍了团队基于SPR技术的传感芯片的研制及应用进展。中国科学技术大学生命科学实验中心质谱平台主管吴高分享了纳升液相色谱质谱联用仪常见故障分析及排除。纳升液相色谱质谱联用仪适用微量甚至痕量样品的分析。而仪器的日程维护保养对仪器的灵敏度、稳定性和使用寿命至关重要。报告分别针对色谱和质谱常见故障分别进行了解读,并逐一给出解决方案。相关经验包括样品前处理、使用的试剂纯度可以减少仪器发生堵塞几率;时刻观察仪器状态,对故障进行预排,可以极大降低故障率等。
  • 气固反应动力学分析方法与仪器研讨会召开
    仪器信息网讯 2011年3月25日上午,由中科院计财局条件装备处组办、中科院过程工程研究所承办的“气固反应动力学分析方法与仪器研讨会”在中科院过程工程研究所举行。会议邀请了煤炭、生物质、矿产资源、环境、石由加工、航天材料、多晶硅等涉及气固反应的重要领域的近20名国内专家学者参加,科技部、科学院、北京市科委和过程所的相关领导出席并致词或介绍了有关政策。此次研讨会的目的在于回顾气固反应动力学分析方法与仪器的发展,把握不同领域的需求,分析尚存问题并探讨解决办法,以期形成自主新型的反应动力学分析方法与分析仪,推动学科发展和分析水平升级,填补方法与仪器的空白。 研讨会现场 中科院过程工程研究所所长张锁江研究员   中科院过程工程研究所所长张锁江研究员在研讨会前的致词中对各位领导和专家的参会表示感谢和欢迎,并介绍了近年来中科院过程工程研究所在仪器研制、基本建设、人才引进等方面的工作进展。最后,张锁江研究员希望,在座的领导与专家能够对“微型流化床反应动力学分析仪”研制项目以及过程所其它方面的工作提出宝贵的意见。 西安近代化学研究所胡荣祖教授 报告题目:关于气固反应热分析动力学的几个问题   研讨会首先由《热分析动力学》著者、原西北大学教授胡荣祖先生,《应用化工动力学》译者、原太原理工大学教授郭汉贤先生作了专题报告。胡荣祖教授介绍了气固反应动力学的反应机理、关键参数以及半导体脉冲补偿式量热测试单元的结构原理,最后,胡荣祖教授重点向大家展示了自己多年的研究成果,如经验级数自催化分解反应动力学参数计算系统、含能材料感度估算系统以及自加速分解温度-热点火速度-绝热至爆时间计算系统等。 太原理工大学煤化工研究所原所长郭汉贤教授(由过程所余剑博士代讲) 报告题目:非催化气固反应动力学分析方法概述   郭汉贤教授的报告由中国科学院过程工程研究所的余剑博士代讲,报告对非催化气固反应化工动力学的研究进行了简要分析,指出:研究非催化气固反应动力学,需要有良好的反应设备和科学的数学模型,硬件、软件同时并举才能事半功倍。而动力学的研究具有层次性的特点,故热重装置和流化固定床反应装置缺一不可。 中科院过程工程研究所许光文研究员 报告题目:微型流化床反应分析方法、仪器及典型应用   上午,中科院过程工程研究所的许光文研究员还系统汇报了其团队自主研发微型流化床反应分析方法与仪器的过程和已经实现的典型应用。在报告中他介绍到:气固反应分析动力学是化学、化工、能源、材料、环境等众多领域的研发工作的起点,但是,现有的气固反应分析动力学方法几乎均采用非等温加热方法,无法在线供给反应试料,存在着难以测定非稳定物质及快速反应的动力学、受传热及扩散的影响严重等缺点。他团队研发的微型流化床反应动力学分析方法以分析仪(MFBRA:Micro Fluidized Bed Analysis)可克服这些缺陷,提供有效的等温微分反应分析方法和测试工具。 微型流化床反应动力学分析仪(MFBRA)   MFBRA首次利用微型流化床作为反应器,构建了气固反应分析方法与分析仪。利用流化床反应器有效抑制了扩散影响,实现了对反应物快速的加热 通过集成微型流化床反应器和脉冲微量反应物进样,实现了流化床中气固反应的等温微分化,形成了定点温度下的气固反应动力学参数的等温微分测试方法与仪器,填补了快速升温条件下等温微分反应测试方法与仪器的空白,可望与热重分析仪器形成互补性科学工具,实现气固反应的等温微分、快速原位(升温)和低扩散影响等技术特点。   经过三年多的应用实践,MFBRA分析方法与各部件结构均得到了很大程度的优化,颗粒反应物供给时间0.1s,测量重复性误差3.0%。通过应用于石墨燃烧过程中的等温微分反应特性的分析测试,成功证实了MFBRA的等温微分特性 运用MFBRA首次成功测试了Ca(OH)2捕集CO2的动力学特性,展示了仪器拥有的原位反应特性;该仪器对生物质及煤热解等快速复杂反应显示了很好的适应性,剔提供揭示反应机理的有效基础数据;比较热重测试的CO还原CuO反应特性,MFBRA对该反应显现了明显了低扩散影响。   最后,许光文研究员提出了进一步研发基于微型流化床的气固反应分析方法与分析仪的计划:将通过集成质谱等分析仪和提高仪器自控及美观水平,希望MFBRA能成为国际先进水平的我国自主创新仪器,与程序升温脱附(TPD)设备、程序升温还原(TPR)设备、热重分析(TG)设备等并驾齐驱,成为国内外市场中的反应分析高端产品。 北京市科委政策法规处李萍女士 报告题目:北京市支持成果转化及产业化相关政策解读   会议也邀请了北京市科委政策法规与体制改革处的李萍女士通过专题报告,系统介绍北京市对科技创新与科技成果产业化的支持政策,重点解读了北京市支持自主创新与成果转化的12个重点政策,并现场回答了与会者问题。   基于上午的主题报告,研讨会的下午针对“气固反应动力学分析方法与仪器发展”、“自主分析方法与分析仪器及应用”、“不同行业领域对气固反应分析的需求特性”等主题,与会专家展开了积极的讨论与交流互动,各位专家结合自身的研究工作经历,提炼了各行业中在气固反应分析方面尚存的难题,希望的分析方法与测试工具,对中科院过程工程研究所研发的微型流化床等温微分反应分析方法与分析仪的功能扩展和解决尚存问题积极建言献策。   通过总结与会专家的讨论意见,许光文研究员总结了进一步发展等温微分反应分析方法、解决各行业尚存问题或满足各行业特定需求的技术方向。在近四个小时的讨论中,现场气氛十分热烈。   相关报道:   微型流化床反应动力学分析仪研制成功   “微型流化床反应分析方法与分析仪”鉴定会在京召开   先进能源关键技术与仪器装备亟需强化——访中科院过程工程研究所许光文研究员
  • 探索微观世界:从光学显微镜到电子显微镜
    人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右,我们是怎么一步步地看见细菌、病毒,乃至蛋白质结构的呢?这背后离不开这群“强迫症”。采访专家:张德添(军事医学科学院国家生物医学分析中心教授)“我非常惊奇地看到水中有许多极小的活体微生物,它们如此漂亮而动人,有的如长矛穿水而过,有的像陀螺原地打转,还有的灵巧地徘徊前进,成群结队。你简直可以将它们想象成一群飞行的蚊虫。”1675年,一名荷兰代尔夫特市政厅的小公务员给英国皇家学会写了这样一封信,向学会的会员们描述自己用自制的显微镜观察到的奇妙景象。作为给当时欧洲最富盛名的学术组织寄去的一封学术讨论信件,这名公务员并没有进行大篇幅严谨却枯燥的科学论证,而是用朴实的语言,在字里行间留下了自己发现新事物时那种孩童般的惊奇与喜悦。这位当时默默无闻的小公务员,正是大名鼎鼎的微生物学和显微镜学先驱者—安东尼范列文虎克。在50年的时间里,列文虎克用制作的显微镜观察到了细菌、肌纤维和精细胞等微观生物,并先后给英国皇家学会寄去了300多封信件来讨论他的新发现。正是在列文虎克的不懈坚持下,人类观察世界的眼睛终于来到了微生物层面。初代显微镜:拨开微生物世界的迷雾列文虎克能发现色彩斑斓的微生物世界,主要得益于他在透镜制作方面的天赋。他一生中制作了多达400多台显微镜,与今日我们熟知的显微镜存在很大不同,列文虎克的显微镜绝大多数属于单透镜显微镜,仅由一个小黄铜板构成,使用时需要仰身将这个铜板面向阳光进行观察。列文虎克凭借他的一系列惊人发现迅速成为当时科学界的“网红级”人物。然而真正奠定显微镜学理论基础的,则是同时期的英国科学家罗伯特胡克。在列文虎克还在钻研透镜制作技艺时的1665年,在英国皇家学会负责科学试验的胡克,就制作了一台显微镜,与列文虎克使用的单透镜显微镜不同,这是一台复式显微镜,其工作原理和外形已经很接近现代的光学显微镜了。胡克用这台显微镜观察一片软木薄片,发现了密密麻麻的格子状结构,酷似当时僧侣居住的单人房间,因此胡克就用英语中单人间一词“cell”来命名这种结构,而这个单词在当代被翻译为“细胞”。不久,胡克写就了《显微图谱》一书,将这一重要观察成果写入书中。胡克的研究成果很快引起了列文虎克的注意,他曾研究过胡克的显微镜,但最后还是使用了自制的单透镜显微镜来进行观察。原因就在于胡克显微镜存在严重的色差问题。所谓色差,就是在光线经过透镜时,不同颜色的光因折射率不同,会聚焦于不同的点上,使得样品的成像被一层色彩光斑所包围,严重影响清晰度。列文虎克提出的解决方案也很简单,就是在透镜研磨的精细程度上下功夫,将单透镜制成小玻璃珠,并将之嵌入黄铜板的细孔内,这样在放大倍数不低于胡克显微镜的基础上,最大程度避免色差对成像的干扰。但代价是,由于观察时是需要对着阳光,对观测者的眼睛伤害很大。除了色差,早期显微镜还存在着球面像差问题,即光线在经过透镜折射时,接近中心与靠近边缘的光线不能将影像聚集在一点上,使得成像模糊不清。自显微镜诞生之日起,色差和球面像差就成为“与生俱来的顽疾”,一直制约着人们向微观世界进军的步伐。直到19世纪,光学显微技术才在工业革命的助力下完成了一次实质性蜕变,从而在根本上解决了这两个难题。挑战色差与球面像差:逐渐清晰的微观视角首先是1830年,一个名为李斯特的英国业余显微镜学爱好者首先向球面像差发起挑战,他创造性地用几个特定间距的透镜组,成功减小了球面像差影响。此后,改进显微镜的主阵地很快转移到了德国,其中1846年成立的蔡司光学工厂,更是在此后一个世纪里成为领头羊。1857年蔡司工厂研制出第一台现代复式显微镜,并成功打入市场。不过在研制和生产过程中,蔡司也深受色差之苦:当时通行的增加透镜数量的做法,虽能提升显微镜的放大倍数,却仍无法消除色差对成像清晰度的干扰。1872年,德国耶拿大学的恩斯特阿贝教授提出了完善的显微镜学理论,详细说明了光学显微镜的成像原理、数值孔径等科学问题。蔡司也迅速邀请阿贝教授加盟,并研制出一批划时代的光学部件,其中就包括复消色差透镜,一举消除了色差的影响。在阿贝教授的技术加持下,蔡司工厂的显微镜成为同类产品中的佼佼者,很快成为欧美各大实验室的抢手货,并奠定了现代光学显微镜的基本形态。不久,蔡司又拉来了著名化学家奥托肖特入伙,将其研制的具有全新光学特性的锂玻璃应用在自家产品上。1884年,蔡司更是联合阿贝与肖特,成立了“耶拿玻璃厂”,专为显微镜生产专业透镜。显微镜技术的突飞猛进也让各种现代生物学理论不断完善,透过高分辨率的透镜,微观世界中各种复杂的结构逐步以具象的形式呈现在人类眼前。由于微观层面的生物结构大多是无色透明的,为了让他们在镜头下变得清晰可见,当时的科学家普遍将生物样品染色,以此提高对比度方便观察。这一方法最大的局限在于,染料本身的毒性往往会破坏微生物的组织结构,这一时期染剂落后的材质,也无法实现对某些特定组织的染色。直到1935年荷兰学者泽尼克发现了相衬原理,并将之成功应有于显微镜上。这种相衬显微技术,利用光线穿过透明物体产生的极细微的相位差来成像,使得显微镜能够清晰地观察到无色透明的生物样品。泽尼克本人则凭借此次发现斩获了1953年的诺贝尔物理学奖。军事医学科学院国家生物医学分析中心教授,长期致力于电子显微镜领域研究的张德添向记者介绍道:“人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右,而光学显微镜的分辨本领可以达到0.2微米(1毫米=1000微米)的水平,能够看到细菌和细胞。但由于光具有波动性,衍射现象限制了光学显微镜分辨本领的进一步提高。”二战结束后,随着各种新理论新技术的不断应用,光学显微镜得到了长足进步,但也是在这一时期,光学显微镜的潜力已经被发掘到了极限。为蔡司工厂乃至整个显微镜学立下汗马功劳的阿贝教授就提出了“分辨率极限理论”,认为普通光学显微镜的分辨率极限是0.2微米,再小的物体就无能为力了—这一理论又被称为“阿贝极限”,这就好像一层屏障将人类的探索目光阻隔在更深度的微观世界大门之前,迫使科学家们另寻他途。电子显微镜:另辟蹊径,重新发现既然可见光存在这样的短板,那么能否利用其他波长较短的光束来实现分辨率的突破呢?张德添进一步介绍道:“1924年后,人们从物质领域内找到了波长更短的媒质—电子,从而发明了电子显微镜,其分辨本领达到了0.1纳米的水平。”1931年,德国科学家克诺尔和他的学生鲁斯卡在一台高压示波器上加装了一个放电电子源和三个电子透镜,制成了世界首台电子显微镜,就此为人类探索微观世界开拓了一条全新的思路。电子显微镜完全不受阿贝极限的桎梏,在分辨率上要远远超越当时的光学显微镜。鲁斯卡在次年对电子显微镜进行了改进,分辨率一举达到纳米级别(1微米=1000纳米)。在这个观测深度,人类终于亲眼看到了比细菌还要小的微生物—病毒。1938年,鲁斯卡用电子显微镜看到了烟草花叶病毒的真身,而此时距离病毒被证实存在已经过去了40年时间。对于电子显微镜技术的发明,张德添这样评价道:“电子显微镜是人们认识超微观世界的钥匙和工具,它解决了光学显微镜受自然光波长限制的问题,将人们对世界的认识从细胞水平提高到了分子水平。” 从肉眼只能观察到的毫米尺度,到光学显微镜能够达到的微米尺度,再到电子显微镜能进一步下探到纳米尺度,显微成像技术正在迅速突破人类对微观世界的认知极限。不过电子显微镜本身的缺憾也愈加明显。由于电子加速只能在真空条件下实现,在真空环境之下,生物样品往往要经过脱水与干燥,这意味着电子显微镜根本无法观测到活体状态下的生物样品,此外电子束本身又容易破坏样品表面的生物分子结构,这就导致样品本身会丢失很多关键信息。这一顽疾在此后又困扰了科学家多年。直到1981年,IBM苏黎世实验室的两位研究员宾尼希与罗雷尔,用一种当时看起来颇有些“离经叛道”的方法,首先解决了电子束损害样品结构的问题。他们利用量子物理学中的“隧道效应”,制作了一台扫描隧道显微镜。与传统的光学和电子显微镜不同,这种显微镜连镜头都没有。在工作时,用一根探针接近样品,并在两者之间施加电压,当探针距离样品只有纳米级时就会产生隧道效应—电子从这细微的缝隙中穿过,形成微弱的电流,这股电流会随着探针与样品距离的变化而变化,通过测量电流的变化人们就能间接得到样品的大致形状。由于全程没有电子束参与,扫描隧道显微镜从根本上避免了加速电子对生物样品表面的破坏。扫描隧道显微镜在今天也被称为“原子力显微镜”,“在微米甚至纳米水平,动态观察生物样品表面形貌结构的变化规律,原子力显微镜是有其独特优势的”,张德添向记者解释说,“如果条件允许,还可以检测生物大分子间相互作用力的大小,为结构与功能关系研究提供便利。”1986年,宾尼希和罗雷尔凭借扫描隧道显微镜,获得当年的诺贝尔物理学奖,有趣的是,与他们一起分享荣誉的,还有当初发明电子显微镜的鲁斯卡,当时的他已是耄耋老人,而他的恩师克诺尔也早已作古。新老两代电子显微镜技术的里程碑人物同台领奖,成为当时物理学界的一段佳话。老树新芽:突破“阿贝极限”的光学显微镜电子显微镜在问世之后的几十年间,极大拓展了人类对生物、化学、材料和物理等领域认知疆界。而无论是鲁斯卡,还是宾尼希和罗雷尔,他们所作的贡献不仅让自己享誉世界,还助力其他领域的学者登上荣誉之巅。比如英国化学家艾伦克鲁格凭借对核酸与蛋白复杂体系的研究获得1982年度诺贝尔化学奖,而他的科研成果正式依靠高分辨电子显微镜技术和X光衍射分析技术而取得的。在克鲁格获奖的当年,以色列化学家达尼埃尔谢赫特曼更是使用一台电子显微镜,发现了准晶体的存在,并独享了2011年的诺贝尔化学奖。目前,电子显微镜已经成为金属、半导体和超导体领域研究的主力军。但在生物和医学领域,电子显微镜本身对生物样品的损害,依旧是难以逾越的技术难题。于是不少科学家开始从两条路径上寻求解决之道:一条是研发冷冻电镜技术,这种技术并不改变电子显微镜整体的工作模式,而是从生物样品本身入手,对其进行超低温冷冻处理。这样状态下,即使处在真空环境中,样品也能保持原有的形态特征与生物活性。“由于观测温度低,生物样品也处于含水状态,分子也处于天然状态,样品对辐射的耐受能力得以提高。我们可以将样品冻结在不同状态,观测分子结构的变化。”张德添向记者解释道。瑞士物理学家雅克杜波切特、美国生物学家乔基姆弗兰克和英国生物学家理查德亨德森凭借这项技术分享了2017年度诺贝尔化学奖。新冠疫情暴发后,冷冻电镜技术又为人类研究和抗击疫情做出了突出贡献。2020年,西湖大学周强实验室就利用这种技术,首次成功解析了此次新冠病毒的受体—ACE2的全长结构,让人类对新冠病毒的认识向前迈出了关键性一步。另一条路径是从传统的光学显微镜入手。在电子显微镜的黄金时代,不少科学家就开始着手研制超高分辨率光学显微镜,甚至开始尝试突破一直以来困扰光学显微镜的“阿贝极限”,而“荧光技术”就成为实现这一切的关键。早在19世纪中叶,科学家们就发现:某些物质在吸收波长较短而能量较高的光线(比如紫外光)时,能将光源转化为波长较长的可见光。这种现象后来被定义为“荧光现象”。荧光现象在自然界是普遍存在的,这一现象背后的原理也在20世纪迅速被应用在光学显微镜上。1911年,德国科学家首次研制出荧光显微镜装置,用荧光色素对样品进行荧光染色处理,并以紫外光激发样品的荧光物质发光,但成像效果不佳,而且把荧光物质当作染色剂,和早期的染色剂一样,本身的毒性会伤害活体样品。直到1974年,日本科学家下村修发现了绿色荧光蛋白,其毒性远弱于以往的荧光物质,是对活体标本进行荧光标记的理想材料——这一发现成为日后科学家突破“阿贝极限”的有力武器。时间来到1989年,供职于美国IBM研究中心的科学家莫尔纳首次进行了单分子荧光检测,使得光学显微镜的检测尺度精确到纳米量级成为可能。随后在莫尔纳的基础上,美国科学家贝齐格开发出一套新的显微成像方法:控制样品内的荧光分子,让少量分子发光,借此确定分子中心和每个分子的位置,通过多次观察呈现出纳米尺度的图像。通过这种方法,贝齐格轻而易举地突破了光学显微镜的阿贝极限。几乎在同时,德国科学家斯特凡赫尔在一次光学研究中突发奇想:根据荧光现象原理,如果用镭射光激发样品内的荧光物质发光,同时用另一束镭射光消除样品体内较大物体的荧光,这样就只剩下纳米尺度的分子发射荧光并被探测到,不就能在理论上得到分辨率大于0.2微米的微观成像了吗?他随即开始了试验,并制成了一台全新显微镜,将光学显微镜分辨率下探到了0.1微米的水平。困扰光学显微技术百年的阿贝极限难题,就这样历经几代科学家的呕心沥血,终于在本世纪初被成功攻克。莫尔纳、贝齐格和赫尔三位科学家更是凭借“超分辨率荧光显微技术”分享了2014年度的诺贝尔化学奖。时至今日,在探索微观世界的征途上,光学显微镜和电子显微镜互有长短、相得益彰。当然在实际应用中,科学家越来越依赖于将多种显微成像技术结合使用。比如今年5月,英国弗朗西斯克里克研究所就依托钙化成像技术、体积电子显微技术等多种显微成像技术,成功获得了人类大脑神经网络亚细胞图谱。在未来,多种显微成像技术相结合,各施所长,将进一步完善我们在生物、医学、化学和材料等领域的知识结构,把这个包罗万象的奇妙世界更完整地呈现在我们眼前。
  • 展现微观世界之美,纳克微束祝贺四川省显微摄影大赛圆满落幕
    3月10日,由四川省物理学会电子显微学分会、西南交通大学主办,西南交通大学分析测试中心承办的首届四川省显微摄影大赛进入决赛环节。活动现场,进入决赛的选手对各自的显微摄影作品从样品制备、拍摄方法、科学意义和图片创意等方面进行全面介绍,一幅幅生动且具有较高学术价值的摄影作品展示出令人惊叹的微观世界,同时也体现出作者们勤奋努力地科研孜孜不倦地探索和颇具匠心的巧思。本次显微摄影大赛旨在为广大科研工作者建立一个交流和展示的平台,展现微观世界的精妙画卷,分享研究者的独特创意和奇思妙想,激发科研兴趣,培养在科研活动中的创新意识。纳克微束荣幸受邀成为此次活动评选组评委,与现场嘉宾、学者共同欣赏显微镜下的微观世界。评委们从作品的科学性、艺术性等角度对作品进行了评分,最终评选出特等奖作品1组、一等奖作品3组、二等奖6组、优秀奖29组。以上图片:原图(左);艺术处理图(右)首届四川省显微摄影大赛充分展现出了科学性、专业性的鲜明特色,推动了显微领域的技术交流和进步,发挥了对科研创新的引领和带动作用。本次活动在阵阵掌声中圆满结束,然而科研工作者们探索未知,追求美的步伐不会停下!
  • 南科大林君浩课题组在二维材料微观结构与力学、磁学性质的关联研究中取得系列进展
    近日, 南方科技大学物理系、量子科学与工程研究院副教授林君浩课题组与国内外研究团队合作,围绕二维功能性材料的微观结构,在力学与磁学性质中的构效关系研究中取得系列研究进展,相关成果分别在Advanced Science, Nature Electronics和Advanced Materials期刊上发表。二维材料由于其独特的结构和丰富的性质,不仅为探索奇异的物理现象提供了理想的平台,也为下一代电学、光学器件的研发提供了坚实的基础。在原子尺度上理解二维材料的构效关系,是深入理解其理化性质,推动器件研发的关键,另外,还能够指导材料设计,通过结构调控实现材料物性转变或者性能提升。比如,研究人员在蓬勃发展的缺陷工程研究中发现,有目的的在二维材料中引入特殊的缺陷结构,能够实现对二维材料载流子浓度、光学带隙、偶极矩等的连续调节。受益于微纳加工技术的发展,离子束和电子束处理可以在一定范围内实现缺陷尺寸和浓度的连续调控。然而,在周期晶格中引入的缺陷结构会如何影响二维材料的宏观力学性能,尤其是在施加载荷和应力工作环境下的材料失效机制等方面的研究相对匮乏。因此,建立缺陷结构、浓度与二维材料力学行为之间的相关性具有重要的意义。有鉴于此,林君浩研究团队使用氦离子电镜的氦和镓离子刻蚀,在悬浮的单层MoS2中分别产生高密度的硫(S)空位和MoSn空位,协同AFM纳米压痕技术与STEM原子结构表征,揭示了不同类型和浓度的点缺陷对单层MoS2杨氏模量、断裂强度等力学性能和原子尺度的断裂行为的影响。研究人员通过分析裂纹原子结构发现引入的原子缺陷加剧了裂纹的偏转或分叉,缩短了裂纹传播距离,结合分子动力学模拟发现这种改变源于缺陷引起的晶格对称性破坏,改变了角刚度和局域应变分布,导致键能的各向异性在断裂过程中出现众多不同转向的微裂纹,最终提高了断裂过程中的能量释放率,提升了MoS2的断裂韧性。基于以上结果,研究团队最终提出了一种通过缺陷诱导裂纹钝化、抑制裂纹扩展的断裂增韧机制。相关论文以“Engineering the crack structure and fracture behavior in monolayer MoS2 by selective creation of point defects”为题,发表在期刊Advanced Science上。南科大物理系博士生王刚,中南大学副教授王云鹏为论文第一作者,林君浩为唯一通讯作者,南科大为论文第一单位。图1. 单层MoS2分子膜中不同缺陷结构导致的力学参数和断裂行为差异。 二维材料的结构除了可以通过后处理调控外,也能通过改变生长参数,在合成时实现调控或新的结构组装。南科大林君浩团队和新加坡南洋理工大学教授刘政、北京理工大学教授周家东以及哈尔滨工业大学教授李兴冀团队合作,使用化学气相沉积 (CVD) 法,通过调控反应温度和降温速率,实现了新型二维磁性材料Cr5Te8的相调控,成功合成出三方相和单斜相的Cr5Te8纳米片。通过选区电子衍射以及高分辨HAADF-STEM成像,精确确定出Cr原子层间因插层位置不同而引起的相结构变化,从而证实了Cr5Te8自插层体系相结构的可调性。与此同时,研究人员结合磁性测试及理论计算,揭示了相结构对磁有序的显著影响,通过控制相结构和厚度,可以获得高达200K的居里温度。另外,研究团队还发现结构更无序的单斜相Cr5Te8存在巨大的反常霍尔效应(σAHE ~ 650 Ω-1cm-1,θAHE ~ 5%)。该研究为二维磁性材料的可控和规模化合成提供了一条新途径,并揭示了Cr5Te8纳米片在磁电和自旋电子器件应用方面的巨大前景。相关论文以“Phase engineering of Cr5Te8 with colossal anomalous Hall effect”为题发表在学术期刊Nature Electronics上,南洋理工大学汤碧珺、王小伟博士,南科大博士后韩梦娇(现为松山湖国家实验室副研究员),哈工大徐晓东博士为论文共同第一作者,刘政、周家东、李兴冀、林君浩为论文共同通讯作者。图2:三方相与单斜相Cr5Te8纳米片的成分及结构确定。此外,另一种调控二维材料结构的思路是借助基底晶格的束缚实现外延生长调控。传统的共价异质外延,对生长材料和基底材料的晶格匹配度有严格要求,且工艺兼容性差。林君浩团队与纽约州立大学布法罗分校教授曾浩、北京大学教授侯仰龙团队合作,提出了一种由界面配位键驱动的外延生长机制,使用CVD在六方晶格的单层WSe2上外延生长了二维磁性单晶Cr5Te8,得到公度匹配的3×3 (Cr5Te8)/7×7 (WSe2) 摩尔超晶格,并在界面处形成束缚力较弱的超周期Cr截止结构。该晶体表现出了几乎没有缺陷钉扎位点的锐利方形磁滞回线。合作研究团队提出二维界面的“配位外延”手段,作为一种概念上独特的薄膜外延范例,不但具有与vdW外延相似的充分灵活性,规避了共价外延严格的晶格匹配性要求;而且具有与共价外延相似的晶体取向约束力,避免了vdW外延中取向难以控制的难题。相关结果以 “Dative Epitaxy of Commensurate Monocrystalline Covalent van der Waals Moiré Supercrystal”为题在期刊Advanced Materials上发表,北京大学博士后卞梦颖,南科大博士后朱亮为论文的共同第一作者,曾浩、侯仰龙和林君浩为论文的共同通讯作者。图3. Cr5Te8/WSe2摩尔超晶体的结构表征。以上研究的开展和完成得到国家自然科学基金、广东省科技厅国际合作创新领域、“珠江人才计划”创新创业团队、深圳市高层次人才团队、高校稳定支持等项目以及南方科技大学皮米中心的大力支持。论文链接:1、http://doi.org/10.1002/advs.202200700 2、https://www.nature.com/articles/s41928-022-00754-6 3、https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202200117
  • 用显微镜带您看微观奇妙世界——生活中的仪器分析
    【生活中的仪器分析】开始于2011年,这个活动的宗旨是让实验室人员利用分析仪器,检测人们生活中最常见、最易接触到的物质,让仪器分析走进生活。不仅可以让坛友们相互交流分析仪器的使用技术,还可以提高对仪器分析的兴趣。   2013年10月一起论坛举办了一期【生活中的仪器分析】之【显微镜观察微观世界】活动,网友对此次活动产生了浓厚的兴趣,在短短的半个月时间里就有多篇作品发表到了论坛上,大家用各类型的显微镜观察了多种物质。   坛友们利用显微镜分别观察了蚊子、蜈蚣、蚂蚁。   上图只是&ldquo 冰山一角&rdquo 高清大图请点:http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131022/5021741/   除了直接用显微镜观察物质,还有坛友分享了基于显微镜的&ldquo 刻画&rdquo 技术:   这几张图片看似简单,其实是应用扫描探针显微镜的纳米蚀刻技术做出来的!   本期【微观看世界】截至到2013年11月18日,目前活动还在火热进行中,如果您也对此有兴趣,请赶快来参与吧!并且可同时参加【第六届原创大赛】,双重大奖等您来拿!   参与活动:http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131014/5009273/   十一月好戏不断!以下活动全部进行中!如有意向,素来参与!全部有奖!   1.【生活中的仪器分析】&mdash &mdash 办公用品中的有害物质检测之【纸张】篇   活动地址http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131104/5044097/   2.【生活中的仪器分析】食品安全&mdash &mdash 饮品卫生大检测   活动地址http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131102/5041701/   3. 【生活中的仪器分析】食品安全&mdash &mdash &ldquo 菜&rdquo 米油盐酱醋茶大检测   活动地址http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131102/5041900/   4. 【生活中的仪器分析】奶嘴中的化学物质检测   活动地址http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131012/5006229/   仪器论坛介绍:   仪器论坛(bbs.instrument.com.cn)是仪器信息网最早的一个栏目,也是仪器行业内从业人员最多的在线交流平台,每天都会接纳近30000用户访问。目前有40个版区,170多个版面,有近800的兼职队伍。在这里,无论您是提问还是学习,都可以得到满意的答案。目前论坛还有大量版面空缺版主,诚邀您的加盟(http://bbs.instrument.com.cn/resume/)
  • 马尔文帕纳科:创新GCI、ITC技术,打造动力学与热力学分析一体化分子互作平台
    近年来,分子互作分析仪市场涌现出很多新品牌、新产品参与市场竞争,技术多元化,“百花齐放”。目前国内外分子互作分析仪厂商已涌现近20余家,为帮助广大科研工作者了解前沿分子互作分析技术、增强业界相关人员之间的信息交流,同时也为用户提供更丰富的分子互作分析产品与技术解决方案,仪器信息网特别策划了《“百舸争流”,谁将成为下一代金标准?——分子互作技术与应用进展》专题。本期,我们特别邀请到马尔文帕纳科生命科学业务发展经理、微量热技术&分子互作技术产品经理韩佩韦谈一谈马尔文帕纳科的创新分子互作分析技术及他对该技术应用及市场的看法。仪器信息网:贵司在分子互作分析领域主推的仪器产品是什么?请您谈谈该产品的核心竞争力。韩佩韦:马尔文帕纳科公司不断致力于为基础科研与药物研发领域提供更先进的分析仪器和解决方案,在分子互作分析领域我们公司主推的产品是一种将动力学分析与热力学分析整合为一体的非标记分子互作平台,包括Creoptix WAVE系列分子相互作用仪和MicroCal PEAQ-ITC系列等温滴定量热仪等。众所周知,深入全面研究分子间相互作用需要借用多种原理互补的技术进行多角度分析,其中,动力学分析技术能够准确描述分子间的识别能力与结合的稳定性和半衰期,是一种实时、动态检测的手段;而热力学分析则深入探究分子互作的能量学本质,即分子间互作的机理,包括特异性相互作用驱动、疏水相互作用以及构象变化驱动。我们Creoptix WAVE分子相互作用仪拥有基于光栅耦合干涉技术(Grating-Coupled Interferometry,GCI)的光学生物传感器,实现了在更广泛的样品范围内提供更高质量的分子结合亲和力数据和动力学数据,帮助药物和生物科学研究人员加快新药发现和开发的进程。另外,Creoptix WAVE产品采用了waveRAPID动力学检测方式和创新性微流控技术。不同于传统力学的检测方式,只需一个浓度的样品,无需稀释,能够更快地得到动力学数据(waveRAPID 比传统动力学检测约快10倍),解决了市面部分分子互作技术的低灵敏度、无法捕获快速动力学、表观亲和力偏离、流路易堵塞以及动力学分析中需要配制大量浓度梯度等问题。Creoptix WAVE 分子相互作用仪MicroCal PEAQ-ITC 是一款高灵敏度、低容量的等温滴定量热仪,可用于生物分子相互作用的无标记溶液内研究。它可以在单次实验中直接测量所有结合参数,并且可使用低至10μg容量的样品对无论是高亲和力还是低亲和力的结合剂进行分析。MicroCal PEAQ-ITC可用于多种应用,包括表征小分子、蛋白质、抗体、核酸、脂质和其他生物分子的分子间相互作用等。MicroCal PEAQ-ITC 等温滴定量热仪仪器信息网:请回顾一下贵公司分子互作分析仪技术的发展历程。韩佩韦:分子间相互作用的生物物理表征是研究分子互作的重要环节,马尔文帕纳科一直致力于帮助用户从不同角度阐述分子互作的机理和特征。其中,采用热力学代表技术的MicroCal ITC系列成立于1977年,是最早商业化的微量热技术品牌,在业界拥有众多粉丝,其先后多款经典产品如VP-ITC, ITC200以及PEAQ-ITC都有众多的用户群和文献支持;动力学代表技术Creoptix WAVE系列则成立于其他技术如SPR/BLI等相对成熟的时期,正是在发现了现有技术的某些局限和不足后,Creoptix开发并成功商业化了新一代动力学分析技术——光栅耦合干涉技术(Grating-Coupled Interferometry,GCI)。目前,MicroCal和Creoptix品牌都是马尔文帕纳科旗下分子互作分析的中坚力量,与MicroCal DSC和Light Scattering一起打造了从样品质量控制直至动力学与热力学全面分析的Label-Free分析平台。仪器信息网:贵公司分子互作分析仪的主要应用领域有哪些?韩佩韦:马尔文帕纳科旗下的非标记分子互作平台几乎应用于分子互作相关研究的各个领域:在药物研发领域包括药靶确认,片段药物、小分子药物、肽段和核酸药物的筛选、表征与优化,抗体药物筛选、表位分析、结构改造,制剂开发、稳定性、可比性和生物相似性研究等;诊断试剂开发与优化、生理条件下(如血清、血浆等复杂体系)测试等等;在基础科研中则包括癌症、神经科学、免疫科学、膜蛋白、环境科学等领域。目前,研究者应用我们的技术和产品组合来研究分子互作相关的定性与定量信息,包括有无结合、结合特异性和选择性、结合强弱、结合快慢与稳定性以及部分非生物和非水相体系,如超分子组装、有机溶剂环境等。比如在冠状病毒(COVID-19)疫苗研发过程中,Creoptix WAVE system为病毒蛋白和抗体的结合动力学研究提供了有力支持。WAVE system系统将高信号和高时间分辨率与ELISA(酶联免疫吸附测定)才能实现的样品稳定性结合起来。实时分析广泛的生物流体样品的相互作用,提供完整的动力学数据,包括亲和力和高精度的结合和解离常数。由于整个微流体都包含在外置的传感器芯片WAVEchip中,可将实验中交叉污染的风险降至最低。WAVE system可用于表征病毒样颗粒(VLPs)的动力学,为研发疫苗的诱导免疫反应提供一个有效的平台。一种单克隆抗体结合嵌入VLPs中的蛋白质仪器信息网:您如何看待当前分子互作分析仪市场及前景?未来看好哪些细分领域?韩佩韦:我未来更看好分子互作技术在医学临床分析、食品分析、细胞与基因治疗领域等领域的应用。我的个人观点是当今的分子互作分析市场百花争艳,百家争鸣。各种不同原理的技术和产品层出不穷,研究者可以更好的根据自己的需求和问题来找到适合的技术,这对于技术发展和研究者而言都无疑是件好事,无论是进口的还是国产的技术,每种技术都有其各自的优点和局限,能够解决自己问题的才是最好的。随着市场的竞争,我未来更看好分子互作技术在医学临床分析、食品分析、细胞与基因治疗领域等领域的应用。马尔文帕纳科 韩佩韦韩佩韦,中科院生物物理所生物物理学博士,马尔文帕纳科生命科学业务发展经理、微量热技术和分子互作技术产品经理。长期负责蛋白质稳定性以及分子间相互作用技术如DSC,ITC,SPR等的技术支持和市场拓展。在2014年加入马尔文帕纳科之前,多年任职于通用电气(中国)医疗集团生命科学部(现Cytiva),曾任技术经理、Biacore & MicroCal产品经理和Label-Free技术资深应用科学家等职位。韩佩韦博士长期活跃于生命科学领域和生物制药行业,组织和举办过相关的几百场技术交流会和培训班,并在多个大型会议上做分会技术报告,在分子相互作用领域和微量热应用领域具有丰富的经验。
  • 探索微观 明察秋毫——浅谈扫描电镜在金属材料失效分析领域的应用
    失效分析是近些年由军工企业向科研学者及企业所普及的一门新学科[1],金属零部件失效轻则会导致工件性能退化,重则会导致人生安全事故,通过失效分析定位失效原因,提出有效改进措施是保证工程安全运行必不可少的一步,因此,充分利用扫描电镜的优势将为金属材料行业的进步做出巨大贡献。 金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。其中最基本也最为常人所熟知的钢铁,作为基本的结构材料,对国家和人民的意义重大。自工业革命爆发后,不论是小到日常生活用品材料,还是大到军事设备,轨道交通,都离不开钢铁的参与。众多钢铁企业及科研院所利用扫描电镜得天独厚的优势来解决生产时遇到的问题,并协助科研开发新产品。扫描电镜搭载相应的附件已成为钢铁冶金行业进行研究和生产过程中发现问题的有利手段。随着扫描电镜分辨率及自动化程度的提高,扫描电镜在材料分析表征方面的应用愈发广泛[2]。01 电镜观察金属件拉伸断口断口总是发生在金属组织中最薄弱的地方,记录着有关断裂全过程的许多珍贵资料,所以在研究断裂时,对断口的观察和研究一直受到重视。通过断口的形态分析研究一些导致材料发生断裂的基本问题,如断裂起因、断裂性质、断裂方式等。如果要深入研究材料的断裂机理,通常要对断口表面的微区成分进行分析,断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。图1 国仪量子扫描电镜SEM3100拉伸断口形貌图 根据断裂的性质,断口大致可分为脆性断口和塑性断口。脆性断口的断裂面通常与拉伸应力垂直,脆性断口从宏观来看,由光泽的结晶亮面组成;塑性断口从宏观来看,通常断口上有细小凹凸,呈纤维状。断口分析的实验基础是对断口表面的宏观形貌和微观结构特征进行直接观察和分析。在很多情况下,利用宏观观察就可以判定断裂的性质、起始位置和裂纹扩展路径,但如果要对断裂源附近进行细致研究,分析断裂原因和断裂机制,必须进行微观观察,且因为断口是一个凹凸不平的粗糙表面,观察断口所用的显微镜要具有最大限度的景深,尽可能宽的放大倍数范围和高的分辨率。综合这些需求,扫描电镜在断口分析领域得到广泛的应用。图1三个拉伸断口样品,通过低倍宏观观察及高倍显微组织观察,样品A断口呈河流花样(如图A)为典型脆性断口特征;样品B宏观无纤维状形貌(如图B),微观组织无韧窝出现,为脆性断口;样品C宏观断口由光泽的刻面构成,故以上拉伸断口均为脆性断口。02 电镜观察钢铁夹杂物 钢的性能主要取决于钢的化学成分和组织。钢中夹杂物主要以非金属化合物形态存在,如氧化物、硫化物、氮化物等,造成钢的组织不均匀,而且它们的几何形状、化学成分、物理因素等不仅使钢的冷热加工性能降低,还会影响材料的力学性能[3]。非金属夹杂物的成分、数量、形状和分布等对钢的强度、塑性、韧性、抗疲劳、耐腐蚀等性能有极大的影响,因此,非金属夹杂物是钢铁材料金相检验中不可缺少的项目。通过研究钢中夹杂物的行为,采用相应技术防止钢中夹杂物进一步形成和减少钢液中已存在的夹杂物,对生产高纯净钢以及提高钢的性能具有十分重要的意义。图2 国仪量子扫描电镜SEM3100夹杂物形貌图图3 TiNAl2O3复合类夹杂能谱面分析图图2、图3所示夹杂物分析案例中,通过使用扫描电镜观察夹杂物,配合能谱分析电工纯铁所含夹杂物成分,可知纯铁内部所含夹杂物种类为氧化物类、氮化物类以及复合类夹杂。扫描电镜自带的分析软件具有强大的功能,可以直接对样品测量或直接在图片上进行任何距离、长度的测量,例如通过测量上图所示案例中电工纯铁夹杂物的长度,可知Al2O3夹杂物平均尺寸约为3μm,TiN及AlN尺寸均在5μm以内,复合类夹杂尺寸不超过8μm;这些细小的夹杂在电工纯铁内对磁畴起到钉扎的作用,会影响最终的磁性能。氧化物类夹杂Al2O3来源可能为炼钢的脱氧产物和连铸过程的二次氧化物,在钢铁材料中的形态多为球形,少部分为不规则形状。AlN在钢铁材料中的形态通常呈细长条状;TiN在钢铁中的形态通常呈四边形,夹杂物的形态与其组分以及在钢液内所发生一系列的物理化学反应有关,观察夹杂物时不仅要观察夹杂物的形态及成分,还要关注夹杂物的尺寸大小及分布,需要多方面统计,从而综合评判夹杂物水平。在对单个夹杂物进行观察分析时扫描电镜具有一定的优势,例如夹杂物导致工件开裂进行失效分析,通常在开裂源头处会发现大颗粒夹杂,此时对夹杂物进行尺寸、成分、数量以及形状等研究具有重要意义,通过分析可以定位工件的失效原因。03 扫描电镜对钢铁材料中有害析出相的检测方法析出相是指饱和固溶体温度降低时析出的相,或固溶处理后得到的过饱和固溶体在时效时析出的相,相对的时效过程是一个固态相变的过程,是第二相粒子从过饱和固溶体中沉淀脱溶并且形核长大的过程。析出相在钢中具有十分重要的作用,其对钢的强度、韧性、塑性、疲劳性能等许多重要的物理化学性能均具有重要影响。合理控制钢铁析出相能够强化钢铁性能,如果热处理温度及时间控制不当,会引起金属性能急剧下降,如脆断、易腐蚀等。图4 国仪量子扫描电镜SEM3100电工纯铁析出相背散图在一定的加速电压下,由于背散射电子的产额基本随试样原子序数的增高而增加,所以可以利用背散射电子作为成像信号,显示原子序数衬度像,在一定范围内可以观察试样表面的化学组分分布情况。铅原子序数为82,在背散模式下Pb的背散射电子产额很高,所以图像中Pb呈亮白色。Pb在钢铁材料中的危害有以下几种,因为Pb和Fe不生成固溶体,在冶炼过程中难以去除,且易在晶界处发生偏聚,形成低熔点的共晶体削弱晶界结合力,使材料的热加工性能下降。电工纯铁中的铅析出可能来源是炼铁原料中含有的Pb,以及冶炼时添加合金元素所含有的微量Pb;如果特殊用途使用,不排除在冶炼过程中加入的可能,目的是改善切削加工性能。04 结语扫描电镜作为一种显微分析工具,可以对金属材料进行多种形式的观察,可以对各类缺陷进行详细的分析、金属材料失效的原因进行综合定位分析,随着扫描电镜功能的不断完善和提升,扫描电镜能够完成的工作也越来越多,不仅为改善材料性能的研究提供了可靠依据,同时也在生产工艺控制、新产品设计和研究等方面发挥了重要作用。参考文献:[1] 陈南平,顾守仁,沈万慈等.机械零件失效分析[M].北京:清华大学出版社,2008,15-17.[2] 张鋆川. 金属材料检测常见问题及解决措施[J]. 数字化用户, 2018, 24(052):67.[3] 郭立波,李朋,武强,等. 扫描电镜及能谱分析在钢铁冶金中的应用[J]. 物理测试,2018,36(1):30-36. 本文作者:于文霞 国仪量子应用工程师
  • OPTON的微观世界|第21期 先进电子显微学在科学前沿与工业生产中的应用
    引 言电子显微学技术作为现代科学中最重要的材料表征手段,不仅可以表征材料的微观结构与成分信息,还可以观察其表面形貌状态的细节信息,已经广泛应用在材料的研发以及工业生产过程中。在材料研发方面,我们知道材料的强度与延展性是金属材料中的关键力学性能,往往决定了材料的应用前途。而这两个性能往往也是相悖的。金属材料会因为位错密度的增加表现为强度的增加,于此同时延展性却会减弱。但是通过改进合金的组分和加工策略可以避免两种性质的对立局面。因此,如何同时获得高强度以及高的延展性是工业中亟需解决的问题。而这一切都离不开电子显微学的表征。在工业生产方面,国产材料往往在性能上与外国生产的材料有所差距,这是由于材料的结构组织的差异,通过电子显微学的观察其结构组织差异,进而改进生产工艺,提高材料的性能。由此今天小编就举两个例子,说明先进电子显微学在材料研发生产过程中的重要作用。一 、SEM在材料研发方面的应用第一个例子就是在材料研发方面,近日,北科大研究人员在国际知名期刊Science上发表论文(2017年8月24日题目为“High dislocation density–induced large ductility in deformed and partitioned steels”),其研究的成果是发展了一种变形分区(D&P)策略解决材料的强度与延展性同时提高的新思路。研究人员利用轧制和低温回火过程将中锰钢成功发展为超级钢(10%锰,0.47%碳,2%铝,0.7%钒)。这其中锰和碳原子都是奥氏体稳定剂,而铝的作用是抑制了回火过程中渗碳体的析出,钒的加入则可以形成碳化物来增强对滞后断裂的抵抗性。通过引入大量的可移动位错,研究人员成功地证明了提高位错密度能够同时提高材料强度和延展性。其材料的结构组织表征用到了EBSD技术,确定了奥氏体相与马氏体相的分布状态(如图1所示),运用透射电子显微技术表征了马氏体相中的位错以及孪晶的存在。经过后续不同的热处理工艺,使得材料既具有良好的韧性也有较高的强度(见图2)。可以看出通过材料微观组织形态的调整,使得不增加材料元素种类的情况下,仅仅是通过调整结构组织的组成比例与形态,达到了较高的力学性能。由此可以看出材料的微观结构表征对材料的研发有着重要的实际意义。图1 拉伸试验以前D&P钢的微观结构 a)EBSD图像显示了奥氏体相(γ)与马氏体相(α’)的板条状分部以及取向信息,b)马氏体中的位错,c)包含有孪晶与位错的透镜状的马氏体相图2 D&P合金以及相关的高强合金的拉伸性能二、SEM在材料生产方面的应用第二个是工业生产中的限动芯棒的例子,限动芯棒是无缝钢管限动连轧机组中参与钢管轧制内变形的最重要工具,是一种高附加值的大宗消耗备件。 其工作环境极为恶劣, 需在高温下承受很大的复杂循环热应力。根据使用条件,国内外均选用H13作为芯棒材料。H13热作模具钢材以其高的淬透性、淬硬性、强韧性和热疲劳抗力在国内外得到广泛的应用。国内轧管厂以前使用的H13芯棒多为进口的,进口芯棒不但价格高,库存资金占用大,而且交货期长且不稳定,影响连轧机组的正常生产,现各公司轧管厂使用的芯棒基本实现了国产化。芯棒的一个重要指标是横向冲击性能要大于15J。国产芯棒的横向冲击值时常低于15J,而进口芯棒横向冲击值高于50J,进口芯棒是国产芯棒横向冲击值的2~4倍。为搞清楚国产芯棒横向冲击性能偏低原因,天津钢管集团股份有限公司的宁玫等人通过使用先进的电子显微学手段,能谱分析等技术,对进口和国产芯棒解剖进行对比分析,试图找出材料性能差异的结构性因素,为提高国产芯棒的冲击性能和使用寿命,进一步降低生产成本提供一定的技术支持。1、芯棒生产工艺和试验材料1.1 生产工艺进口H13芯棒生产工艺流程为:电炉冶炼(EAF)+炉外精炼(LF)+真空脱气(VD) → 模铸 → 保护气氛电渣重熔(PESR) → 高温均质化处理 → 多向锻造 → 退火处理 → 机加工 → 检验 → 调质处理 → 镀Cr处理。国产H13芯棒生产工艺流程为:碱性电炉冶炼 → 钢包炉外精炼 → 真空脱气 → 模铸八角锭 → 热送锻造 → 去应力退火 → 电渣重熔 → 退火 → 锻造成型 → 锻后球化退火 → 粗车 → 调质处理 → 镀Cr处理。球化退火后硬度要求HB≤255,调质处理后芯棒硬度要求310-360HB,各部位硬度差要求1.2 试验材料 进口和国产实心芯棒化学成分分析结果见表1。从分析结果可以看出:进口芯棒C含量偏上限,V含量偏下限,还加入了少量的Ti。国产芯棒C含量偏下限,V含量偏上限。 表1 化学分析结果 厂家进口国产C0.390.35Si0.750.95Mn0.360.34P0.0080.012S0.0010.001Ni0.180.05Cr4.895.13Mo1.21.31V0.741.04CuTi0.015<0.01
  • 冷冻电镜发展进入全原子动力学分析阶段
    p   “这是《自然》杂志首次发表系统性、优于3.6埃分辨率水平实验研究超大复合蛋白质机器的动力学过程和原理的论文,标志冷冻电镜的发展开始进入全原子动力学分析的新阶段。”1月20日,北京大学教授毛有东告诉科技日报记者。 /p p   本月,北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室、前沿交叉学科研究院定量生物学中心毛有东课题组在《自然》杂志上发表的论文表明,他们通过冷冻电子显微镜和机器学习技术的结合,解析了人源蛋白酶体26S在降解底物过程中的七种中间态构象的高分辨(2.8埃—3.6埃)精细原子结构,局部分辨率最高达到2.5埃。 /p p   毛有东介绍,这些三维结构展现了惊人的时空连续性,生动呈现了原子水平的蛋白酶体和底物相互作用的动态过程,首次实现了对三磷酸腺苷酶六聚马达分子内三磷酸腺苷水解全周步进循环完整过程的原子水平观测和三维建模,发现三种不同的三磷酸腺苷水解协同反应模式,及其如何调控蛋白酶体复杂多样的功能。 /p p   “论文解决了一系列长期悬而未决的重要科学问题,如三磷酸腺苷酶马达如何将化学能转化为机械能,进而实现了底物解折叠的协同动力学机制。”该论文的共同第一作者、原课题组博士后、现为中国科学院化学所研究员董原辰说。 /p p   论文的共同第一作者、课题组博士生张书文说,这些研究结果为几十年来对蛋白酶体功能的研究提供了宝贵的第一手原子结构和动力学信息,对于理解生物体内蛋白质的降解过程和一系列负责物质输运的三磷酸腺苷酶马达分子的一般工作原理具有极为重要的科学意义。 /p
  • 金属材料的微观结构分析——用合适的样品制备获得最佳结果
    微结构用于描述金属材料的主要特征,它在很大程度上决定了产品的性质和性能。 微观方法分析是材料科学的基本技术,以研究其状态和对材料特性的影响。 为了通过金相技术对微观结构进行最佳的描述,合适的样品制备起到了核心作用。微观结构的重要性及其分析无论是悬索桥的钢缆、涡轮机的叶片还是人体的人工髋关节,所有产品都有一个共同点:它们的特性不仅仅来自材料及其化学成分,而是来自内部结构的特殊排列[1]。这是指材料的微观结构,微观结构可以由不同的成分组成,如晶粒、晶界、沉淀或杂质。许多材料性能取决于这种微观结构,例如钢缆的强度或涡轮叶片在极端操作条件下的长期稳定性[2]。金相学是研究微观结构的最重要方法之一,它允许通过定性和定量分析方法对整个微观结构以及单个成分进行微观可视化。金相学的一个重要组成部分和中心作用是样品制备,这取决于材料的类型、条件以及检验方法。如果准备不足或执行不当,后续检查可能会导致错误的结果和对材料性能的错误评估。因此,了解具有特定材料要求的合适试样制备标准并正确实施尤为重要。以下将解释金相制备的基本程序,并以钛为例阐明具体材料要求的明确细节。适当的样品制备及其挑战图1显示了样品制备过程,包括以下步骤:样品切片和切割、样品安装、研磨和抛光,最后对样品进行蚀刻。每个单独的步骤都是相关的,并且会影响制备的金相截面的后续质量。图1 金相制备方法的示意图第一步是确定从整个零件上移除一个截面,有计划的调查研究将在该截面上进行,因为在许多情况下,关注的不是整个零件及其微观结构,而是特定区域。对于通过机械切割方法进行的拆卸,建议使用湿磨料切割机,包括工件的主动冷却。这减少了输入工件的热量,防止了不必要的微观结构变化,并冲洗掉了磨损的颗粒。切割钛时,通常使用碳化硅和合成树脂粘结制成的切割轮。第一步是确定从整个部分的整个部分的去除,在其上,这些部分将在许多情况下进行,而不是整个部分,并且其微观结构是感兴趣的,而是只有一个特定的区域。为了通过机械切割方法去除,推荐使用包括工件的主动冷却的湿磨削切割机。这将输入的热量减少到工件中,防止不希望的微观结构改变并冲洗擦除磨损的颗粒。对于切割钛,通常使用碳化硅与合成树脂键合的截止轮。在样品切片和切割后,将零件以正配合嵌入合成树脂基体中。这种嵌入简化了进一步的试样处理,便于制备机械上特别敏感的试样,允许将多个试样组合在一个金相截面中,并能够使用自动研磨和抛光设备。根据工艺温度,区分冷安装和热安装。温热嵌入期间产生的温度非常低,对试样的任何影响和可能的微观结构变化通常可以忽略不计。如果还要通过扫描电子显微镜检查试样,则必须注意嵌入介质中是否含有导电成分(例如石墨)。在下一步中,可以开始通过研磨和抛光进行准备。由于嵌入试样的表面质量通常较差,研磨过程首先以粗粒度开始,以提高质量并使试样平整。随后,以越来越细的粒度重复研磨过程,以去除粗研磨过程中产生的加工痕迹和划痕。重要的是确保足够的水供应,以消除金属磨损,并防止试样过热。对于钛,当使用碳化硅砂纸时,从P120的砂砾开始,继续使用P240、P320、P600、P800、P1200和P2400。在随后的抛光过程之前,试样应没有深划痕和大的机加工痕迹。如果计划对试样进行机械抛光(例如,电解或振动抛光工艺),则在第一步中使用细绒布和抛光剂。抛光可以手动或自动完成。自动设备的优点是节省时间和使用规定的接触力,因为过大的力会快速导致变形或划痕,尤其是在敏感材料上。在同步条件下,钛用金刚石悬浮液(3µm)在15-25 N的接触力下抛光约10分钟。如果金相断面质量足够且无划痕,则可继续进行最终抛光。为了控制目的,可通过使用暗场过滤器的光学显微镜进行目视检查。在这种情况下,质量良好的表面呈深色,而划痕和凹痕呈浅色。对于钛的精细抛光,使用由粒径为0.06µm(2 x 10 min)的胶体二氧化硅组成的悬浮液,并逐滴添加水。由于钛的高氧亲和力,建议使用30%的过氧化氢溶液作为润滑剂,以避免在制备的部分表面上形成氧化层。根据计划的检查,可能必须重复进行最终抛光。对于光学和大多数扫描电子显微镜检查,一个过程通常就足够了。例如,如果计划通过电子背散射衍射(EBSD)进行分析,则最终抛光应重复数次(最多六次)。图2 用克罗尔(Kroll)试剂蚀刻Ti-6al-4V的EBSD分析,显示相位分布(左)和彩色代码(b)[3]在每次研磨和抛光步骤后,应对制备部分进行彻底清洁,以防止可能遗留的磨损颗粒和污染物。在研磨和抛光步骤之间,至少应用水冲洗。在从研磨过程过渡到抛光过程之前以及最终抛光之后,应在超声波浴中额外清洁准备好的部分几分钟,然后在自来水下冲洗,最后用酒精冲洗。金相切片的干燥是在热气流中进行的,结果应该是镜像和无污染的表面。通过显微方法进行微观结构分析的最终准备步骤是通过蚀刻对比微观结构。这应在最终抛光后立即进行,因为表面上很快就会形成一层氧化物,尤其是钛,这会对蚀刻过程产生负面影响。例如,制备部分的蚀刻可通过化学或物理方式进行。如果钛基材料通过浸渍进行湿化学对比,则可使用克罗尔(Kroll)试剂进行蚀刻。蚀刻时间的持续时间因钛合金而异。纯钛的腐蚀时间为30-45秒,而Ti-6Al-4V合金的腐蚀时间可达60秒。另一种蚀刻剂是由氢氧化钾(KOH)制成的碱溶液。这导致微观结构的不同对比度,从中可以获得更多信息。对于Ti-6Al-4V,此处的蚀刻时间为15-30s。微观结构的显微镜调查制备完成后,可使用各种成像和分析技术对微观结构进行显微镜检查。图2显示了使用EBSD的扫描电子显微镜的分析结果,该分析是在Ti-6Al-4V样品上进行的,该样品如前所述制备并用克罗尔试剂蚀刻。图3显示了使用替代KOH蚀刻试剂成功制备两个Ti-6Al-4V样品,其中可以看到具有篮织结构(左)和马氏体结构(右)的微观结构。当在光学显微镜下观察时,该蚀刻试剂允许微观结构的彩色可视化,并且特别适合于具有马氏体微观结构成分的钛合金,因为如图3(右图)所示,这些成分被清楚地突出显示[3]。图3 用KOH试剂蚀刻Ti-6Al-4V的光学显微镜照片,显示篮织结构(左)和马氏体微观结构组分(右)参考文献[1] Hornbogen, E. et al.: Metalle: Struktur und Eigenschaften der Metalle und Legierungen. 7th ed., Berlin, Springer Vieweg, (2019) ISBN 978-3-662-57763-9.[2] Gottstein, G.: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik: Physikalische Grundlagen. 4th ed., Berlin, Springer Vieweg, (2014) ISBN 978-3-642-36602-4.[3] Pede, D. et al.: Additive manufacturing: metallographic analysis of microstructure. In Advances in metallography: proceedings of the 53rd Metallography Conference September 18-20, 2019 in Dresden, (2019), ISBN 978-3-88355-417-4.作者简介Dennis Pede(丹尼斯佩德):Institute of Materials Science and Engineering Tuttlingen, Furtwangen University, Germany丹尼斯佩德在汉诺威莱布尼茨大学获得医学工程硕士学位。他目前是福特旺根大学材料科学与工程图特林根研究所(IWAT)的研究助理和博士生,由Mozaffari Jovein教授指导。他的研究活动集中于添加剂制造工艺、金属材料以及材料测试和分析。Lidija Virovac:Institute of Materials Science and Engineering Tuttlingen, Furtwangen University, GermanyLidija Virovac在富特旺根大学攻读学士学位时学习了医学工程,在硕士学位时学习了应用材料科学,并在学习期间获得了实用金相学的第一次经验。随后,她在Mozaffari Jovein教授的指导下,在Tuttlingen材料科学与工程研究所(IWAT)担任研究助理,加深了自己的知识。进一步的研究领域是添加剂制造和功能涂层的制备。Tobias Poleske:Institute of Materials Science and Engineering Tuttlingen, Furtwangen University, GermanyTobias Poleske在富特旺根大学攻读材料工程学士学位。自2017年以来,他一直是Tuttlingen材料科学与工程研究所(IWAT)的研究助理,在Mozaffari Jovein教授的指导下从事各种材料科学课题。他的工作重点是使用光学和扫描电子显微镜进行实用材料成像,以及对常规和附加制造部件进行材料分析。Hadi Mozaffari-Jovein:Institute of Materials Science and Engineering Tuttlingen, Furtwangen University, GermanyHadi Mozaffari Jovein在斯图加特大学攻读冶金学,并从斯图加特大学(马克斯普朗克金属研究所)获得博士学位。自2009年以来,他一直担任富特旺根大学材料科学教授和图特林根材料科学与工程研究所所长。他的研究涵盖各种材料科学主题,包括损伤分析、材料测试和分析、传统和添加剂制造工艺,以及材料开发和优化。原文;Microstructural analysis of metallic materialsMicroscopyLight Microscopy,15 November 2021(符斌 供稿)
  • “宝藏”实验室第三站:走进上海交通大学分析测试中心
    为更好地了解中国科学仪器市场的实际情况和仪器应用现状,仪器信息网特别策划了“走进宝藏实验室”系列活动,以生动细腻的文字记录各行各业科技工作者的工作内容,以极具风格的拍摄手法呈现科学仪器行业实验室的多样性,领略国内顶尖实验室的独特魅力!“宝藏”实验室第三站,仪器信息网带领广大网友走进上海交通大学分析测试中心。中心设有电镜-影像中心,表面与性能分析平台,元素分析平台,光谱、波谱、质谱平台,实验动物中心,冷冻电镜中心和新药创制技术中心。本期主题为“发现微观世界之美”,重点为大家揭晓的是可洞察毫厘、现微观之美的电镜-影像中心。上海交通大学分析测试中心副主任金承钰研究员首先为广大网友介绍了中心的背景情况、仪器设备规模、管理体系以及可开展的测试服务。上海交通大学分析测试中心的前身为理化实验中心,成立于1983年,现有员工108人,实验室面积约12000m2,拥有开放共享设备148台(套)。分析测试中心实验室完全按照国家实验室资质认可的要求进行管理,于2001年获得CMA资质,并于2016年顺利通过全国分析检测人员能力培训委员会专家对培训机构和考核基地的评审,是可以出具权威检测报告的分析测试机构。目前,中心下设四个分析平台和六个分平台(材料学院、化工学院、环境学院、生命学院、力学性能检测分部和食品检测部)。中心可从事显微结构分析,有机、无机成分与结构分析,材料的结晶、热学、力学性能和药物定性、定量分析,生物大分子结晶、构象、基因测序、蛋白组学和代谢组学分析,以及常规的水质检测、食品检测、转基因成分检测、环境污染物分析等。中心实行24小时×365天全时段开放预约服务(https://iac.sjtu.edu.cn/),不仅承担校内各类科研项目的分析测试研究任务,还承担着教育部、上海市大型科学仪器设备共享服务平台的测试任务,对社会相关行业和研究机构开展广泛的测试服务和科研合作。走进宝藏实验室活动采用双直播间的形式,直播过程中网友也积极参与线上互动。在第二轮互动中,仪器信息网形象ip——淘气的瓶娇娇与瓶憨憨发布,他们以化学家居里夫人与拉瓦锡为原型,代表科研从业人员勇攀高峰、敢为人先的创新精神,以及追求真理、严谨治学的求实精神。内场直播间主持人 仪器信息网高灵娟(左) 赵彤(右)上海交通大学分析测试中心电镜-影像中心主任朱燕华老师作为云参观的引路人,现场为广大网友介绍平台的整体情况。电影-影像中心目前拥有50余台大型仪器及配套样品制备设备,按照技术门类分为扫描电镜机组、透射电镜机组和影像机组;现有20位专业技术人员,其中11位拥有博士学位;配置了7台透射电镜(包含2台冷冻透射电镜)、8台扫描电镜、原子力显微镜、X射线显微镜(CT)、激光共聚焦显微镜、小动物活体成像等大型仪器设备,及离子减薄仪、超薄切片机、临界点干燥仪、密度梯度离心机等样品前处理与制样设备。点击下方观看云参观视频:电镜-影像中心一层电镜-影像中心二层参观过程中,朱燕华老师及各仪器负责人一一介绍了上述大型仪器的特点、典型案例及其辅助的科学研究进展。TEM机组长韩贵华老师介绍200kV场发射透射电镜及应用案例SEM机组长鲍中秋老师介绍扫描电镜-拉曼图像联用仪及应用案例电镜-影像中心副主任韩瑶老师介绍扫描电镜-聚焦离子束飞行时间二次离子质谱联用仪及应用案例冷冻电镜中心副主任郭新秋老师介绍300kV冷冻透射电镜及应用案例李慧琴老师介绍原子力显微镜及应用案例AFM机组长高梅老师介绍小动物活体成像系统及应用案例单齐冀老师介绍激光共聚焦显微镜及应用案例未来,仪器信息网走进宝藏实验室系列栏目将持续更新,陆续展现全国各地顶尖实验室的技术实力以及相关科技工作者的故事,让我们一同期待与他们的相遇。点击图片进入宝藏实验室专题了解更多
  • 从宏观到微观:汽车要”瘦身”更要安全
    导读随着“2020年第七届中国汽车轻量化国际峰会”的日益临近及《国家第六阶段机动车污染物排放标准》的发布与实施,在环境保护和节能降耗法规要求日趋严格的当下,轻量化已成为中国汽车产业发展的重要方向和必然趋势。 其中对车身的轻量化更是提高汽车动力性、降低油耗、保护环境的关键。车身轻量化与使用材料密切相关,如镁合金、铝合金等金属结构材料、工程塑料及其复合材料在轻量化中起到重要作用。采用工程塑料及其复合材料可减轻汽车零部件约40%的质量,可降低成本40%,因此开发工程塑料和复合新材料是车身轻量化发展的趋势,其中PP(聚丙烯)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)应用最为广泛。 塑料及其复合材料的应用场景 为什么在汽车材料轻量化中大量应用PP、PMMA?今天,我们要对PP、PMMA做两个有趣的试验: 1. 宏观视界下的拉伸 PP、PMMA在常规的静态测试外,可能会受到动态变形的影响,例如,在涉及运输设备的碰撞和产品掉落时。因此,为了保证可靠性,还必须进行冲击试验。特别是,由于聚合物塑料具有粘弹性,(既有粘性又有弹性),其力学特性表现出对环境温度、时间和变形速率的依赖性。 采用岛津AGX-V电子万能试验机和HITS-TX高速拉伸试验机可以研究PMMA/PP与试验速度关系。 应力-行程曲线 试验结果 高速拉伸试验中PMMA和PP的拉伸强度均高于静态拉伸试验,证实了这两种塑料材料拉伸强度的试验速度依赖性。 2. 微观视界下的断口 当发生损坏、故障事故或劣化时,我们通常迫切需要调查原因和提出对策。塑料的失效形式多种多样,包括静态断裂、冲击断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、环境引起的断裂等。根据分析不同类型的断裂原因,可以观察到具有不同特征的断裂面,这表明可以通过断口观察来确定损伤的原因,并研究解决损伤的方法。拉伸试验后,我们选择对PP试样的断口进行镀金,并用光学显微镜和EPMA进行观察。 电子探针EMPA8050G 在PP断裂表面镀金,并用光学显微镜和EPMA进行观察。静态拉伸试验和高速拉伸试验后的聚丙烯断裂表面分别如下图所示。(a)为光学显微镜图像,(b)-(d)为电子探针二次电子像。 对比PP静态拉伸微观图(a)与PP动态拉伸微观图(a)可见,与高速拉伸试验的断口面积相比,静态拉伸试验的断口面积明显较小,这应该是由于静态拉伸断裂时,塑性变形伴随着颈缩而导致的。 静态拉伸微观图 在PP静态拉伸微观图(b)中的断裂面中部,可见纤维断裂面以韧性方式伸长。对 PP静态拉伸微观图(b)的中心区域及其左侧区域进一步放大,结果见PP静态拉伸微观图(c)及(d)。由PP静态拉伸微观图(c)可见树脂纤维伸长的情况。PP静态拉伸微观图(d)显示断面上有许多孔,这是由树脂(如低分子量物质)或杂质等微观缺陷等形核长大而导致的。 高速拉伸微观图 在高速拉伸试验中,断裂处没有出现颈缩现象,整个断口呈扁平、粗糙的片状。对断面中心及边部进一步放大,结果见PP动态拉伸微观图(c)及PP动态拉伸微观图(d),可见,中部和边部的断口形貌无明显差异。据此可推断,随着试验速度的提高会导致无塑性变形的脆性断裂。 结 论 岛津具有丰富的产品线,在宏观方面:拥有各种静态试验机与动态试验机,可以提供力学测试,并进行定制化夹具设计;从微观方面:拥有电子探针EMPA等各种微观测试仪器,可以提供表面分析数据,为客户提供一整套服务与方案。岛津为汽车改性塑料的快速发展提供帮助,在汽车安全性的基础之上实现汽车轻量化,为营造和谐绿色的环境做出贡献,创造崭新的明天。
  • 【热门应用】WAVE基于GCI技术的分子相互作用动力学分析在药物开发中的应用
    Creoptix公司,光学生物传感器的领军企业,2022年加入马尔文帕纳科,拥有专利的光栅耦合干涉(GCI)技术,开创新一代动力学,实现了在更广泛的样品范围内提供更高质量的分子结合亲和力数据和动力学数据具备先进的GCI技术的WAVE系列分子互作分析仪,究竟能为生物开发领域带来什么样的支持呢?他和传统的分子互作技术相比又有哪些差异和优势呢?本文将针对以上问题予以解答。1关于光栅耦合干涉技术(GCI)光栅耦合干涉技术(Grating-Coupled Interferometry, GCI)是一种近年发展起来的具有极高灵敏度的基于芯片的非标记生物传感器技术,它区别于依赖荧光和免疫等标记分子的传统分子间相互作用技术。通过一次GCI实验,用户可以快速、准确、可靠的获取一整套描述分子间相互作用的信息,包括并不限于结合有无、结合特异性、描述结合强弱的亲和力KD或键合常数KA、描述结合快慢与稳定性的动力学常数(结合速率常数ka与解离速率常数kd)、样品活性浓度、分子间结合机制以及理论热力学信息(范德霍夫焓变)等。GCI技术的商业化产品是Creoptix WAVE系列(2022年初被马尔文帕纳科收购作为旗下Label-Free分子互作分析平台的一员)。 GCI技术具有高灵敏度、分析物的分子量无下限以及捕获快速解离动力学等优势,改进了基于片段的小分子筛选和动力学分析,与无堵塞的流路集成芯片配合使用,加速了药物开发的过程。图1 光栅耦合干涉技术(GCI)示意图2弱相互作用也能得到很好的数据在基于片段的筛选中发现的弱结合物通常是根据亲和力而不是动力学进行排名的,因为它们的解离速率常数kd非常快,这是传统的SPR仪器无法解决的问题。然而,由于具有超快速的流路切换时间,Creoptix WAVE系统可以提供出色的分辨率,在高达10 s-1的解离速率下仍然能够可靠地确定动力学,提供了一个多功能的片段药物筛选和分析平台。使用4PCZ WAVE芯片固定淀粉样纤维蛋白(Amyloid Fibrils),小分子硫黄素(ThT,319 Da)以4种浓度(50 mM ~ 6.25 mM)注入,拟合后显示出10 s-1左右的解离速率常数。图2 淀粉样纤维蛋白与硫黄素的结合分析下图为在PCP WAVE芯片上捕获的6-mer寡核苷酸(1.7 kDa)与其互补的ssDNA结合的传感图,拟合后显示出10 s-1左右的解离速率常数。图3 寡核苷酸与其互补的ssDNA的结合分析3创新的waveRAPID技术加快药物发现的早期阶段对于更快地将新药送到患者手中至关重要。为了满足用户需求,Creoptix推出了测量动力学的新方法。在传统的动力学实验中,分析物以不断增加的浓度被注入,每次注射的持续时间一样。然而,Creoptix创新的waveRAPID (Repeated Analyte Pulses of Increasing Duration)技术通过以不同时长注入单一浓度的分析物,不断增加在芯片表面的脉冲时间来进行动力学分析,该方法免去了浓度梯度的稀释步骤,大大减少了人为稀释误差和实验前的准备时间。图4 waveRAPID与传统动力学的方法比较用waveRAPID和传统的多循环动力学测量小分子化合物FUR(分析物)与碳酸酐酶CAII(配体)的结合。使用WAVEcontrol软件的“Direct Kinetics”分析,两种方法都能提供高度一致的结果。图5 waveRAPID与传统动力学的数据比较使用waveRAPID技术,在18小时内完成了对90个小分子的动力学分析,图中显示的结果为筛选过的具有低统计学误差的速率常数,突出展示了三种不同结合强度的相互作用的传感图和拟合图。图6 小分子药物苗头化合物的waveRAPID动力学筛选结论Conclusion通过Creoptix WAVE所提供的亲和力和动力学信息能够表征药物结合的详细动力学机制,为开发具有高选择性的药物提供了理论基础,使得未来药物设计中的计算和实验更加合理化。提高通量是药物发现过程中经常提到的需求,使用waveRAPID技术大大缩短了总测量时间,在药物发现领域得到了广泛应用。参考文献[1] Kartal O, Andres F, Lai MP, et al. waveRAPID-A Robust Assay for High-Throughput Kinetic Screens withthe Creoptix WAVEsystem. SLAS Discov. 2021 26(8): 995-1003.[2] FitzGerald EA, Butko MT, Boronat P, et al. Discovery of fragments inducing conformational effects in dynamicproteins using a second-harmonic generation biosensor. RSC Adv. 2021 11(13): 7527-7537.相关产品WAVE 分子相互作用分析仪WAVE分子相互作用分析仪拥有基于光栅耦合干涉技术(GCI)的光学生物传感器,且具有创新性的微流控技术,实现了在更广泛的样品范围内提供更高质量的分子结合亲和力数据和动力学数据,帮助药物和生物科学研究人员加快新药发现和开发的进程。与传统动力学分子互作分析技术相比具有如下优势:无需配置浓度梯度样品10倍于传统分子互作技术分析速度超高灵敏度,捕获快速动力学微流控技术,不堵塞流路点击下载产品手册马尔文帕纳科的使命是通过对材料进行化学、物性和结构分析,打造出更胜一筹的客户导向型创新解决方案和服务,从而提高效率和产生可观的经济效益。通过利用包括人工智能和预测分析在内的最近技术发展,我们能够逐步实现这一目标。这将让各个行业和组织的科学家和工程师可解决一系列难题,如最大程度地提高生产率、开发更高质量的产品,并缩短产品上市时间。
  • 美国标乐微观分析固态样品制备培训(苏州)成功举办
    美国标乐于2011年5月10日在苏州左岸明珠酒店举办的微观分析固态样品制备培训已经圆满结束,来自苏州、常熟、上海等地共计80余名工程师参加了本次培训。 本次培训为期一天,除了标乐技术专家,更邀请了上海交通大学的陈秋龙教授和上海材料所的李炯辉教授为学员讲解。他们与学员们共同探讨了现代金相制样技术的的发展,黑色金属金相制样技术,有色金属金相制样技术,微电子行业和热处理行业的金相试样制备技术等问题。 培训过程中,学员和专家教授们互动活跃,面对面解决了很多实际工作中遇到的问题,并且对标乐先进金相制样技术有了进一步了解。 美国标乐还将于2011年5月12日在无锡凯宾斯基酒店举办为期一天的微观分析固态样品制备培训,欢迎大家报名参加。
  • 微观世界|第1期 认识雾霾之盾
    认识雾霾之盾——口罩的微观视界序言冬季以来,环境问题—“雾霾”成为人们关注的焦点。网上关于“雾霾”以及“防雾霾”口罩的报道层出不穷。OPTON作为实验室系统解决方案供应商,以自己的显微视角对“雾霾”问题进行了分析和研究,同时,OPTON希望能通过显微分析技术来拓展大家对生活中微观世界的认识。 本期主题是走进“雾霾之盾—口罩”的微观视界。通过电子显微镜对“平时生活中市场上用的最多最有效的几款防PM2.5口罩进行观察分析,带大家一起去领略电镜下的防雾霾口罩。 一、口罩宏观拆解左:EPC 活性炭口罩 KN95;右上:霍尼韦尔H950V;右下:绿盾M95 以上三种口罩皆为颗粒物过滤效率高于95%的口罩,EPC与其它两款口罩不同的地方在于口罩内部加了活性炭层。左:霍尼韦尔H950V;中:绿盾M95;右:EPC 活性炭口罩 KN95; 将口罩截面剪开可以发现,除了霍尼韦尔、绿盾【无纺布-静电滤棉-无纺布】这种经典的口罩结构外,EPC还额外多出了【活性炭层】及【加厚静电滤棉】层。一、口罩微观视界1. 无纺布三种品牌最外层无纺布扫描电镜形貌(左边为低倍、右边为高倍) 防PM2.5口罩的无纺布均采用热轧加固的方式进行成型的,因此从左边三幅图可以发现凡是无纺布上都会有类似压扁的致密“扁坑”。其中由于无纺布制造工艺不同:在形貌上霍尼韦尔的无纺布最致密、“扁坑”最深,绿盾的无纺布最疏松、“扁坑”最大而平;EPC介于两者之间。2. 静电滤棉 静电滤棉也为无纺布中的一种,在无纺布生产后经过静电处理会带有静电。这种静电力会对从其内通过的气体中的微粒物进行吸附,是防PM2.5口罩中,吸附PM2.5颗粒物的主要战斗力。从图中右侧高倍图片可以看出:EPC的静电滤棉最致密,但是形貌不均一,有带状显微及球状纤维颗粒存在;绿盾的静电滤棉纤维形貌最均一,且滤棉也比较致密;霍尼韦尔介于两者之间。3. 活性炭层+加厚静电滤棉EPC活性炭口罩比其它两款多出的两层(右上:活性碳层;右下:加厚静电滤棉层) 三种品牌的口罩在各层性能相差不大的情况下,EPC多出的两层过滤层会有更多的功能:活性炭层不但可以吸附颗粒物,同时对空气中的气体也会起到一定的收集作用,从图中右上部分可以看出在活性碳层上,纤维上有大量的活性炭存在。加厚的静电滤棉层与之前的静电滤棉层形貌有很大的差别,对漏过的少量颗粒物进行再一次吸附,起到进一步的颗粒物过滤功能。 一、后记通过显微分析可以观察到我们平时肉眼不可见的形貌细节,对实际生产与生活中的工艺控制及性能形貌学分析有很重要的意义,是反向工程中重要的技术手段之一。除了EPC这款N95口罩外,市面上也有很多其它品牌的带有活性炭层的PM2.5口罩,基本都是五层结构,最明显的区别就是含有活性炭层的口罩外观都为浅灰色,价格会比同过滤级别的口罩稍高一些。目前口罩品牌及型号很多,笔者仅选择网上用户采购最多的几款来进行实验,向大家介绍显微分析的魅力之处,具体如何评判各种款式口罩的优劣目前还没有比较行之有效的方法,希望后期能与大家进行进一步交流。
  • 2020中国仪器仪表学会学术年会 材料微观力学与长期服役性能测试技术分论坛征文通知
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 中国仪器仪表学会学术年会拟定于2020年4月24日-26日在上海举办,会议设立材料微观力学与长期服役性能测试技术分论坛。论坛将邀请业界知名专家学者和优秀论文作者作专题报告。在此,诚挚地邀请大家踊跃投稿并出席此次会议,与国内外同仁交流材料力学试验仪器与测试技术的最新成果。 br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 年会主办单位 /strong :中国仪器仪表学会 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 国务院学位委员会仪器科学与技术学科评议组 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 教育部高等学校仪器类专业教学指导委员会 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 分论坛承办单位 /strong :中国仪器仪表学会试验机分会 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 分论坛主席 /strong :方岱宁 院士 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 分论坛副主席 /strong :赵宏伟 教授、马敬春 教授级高级工程师、陆永浩 教授 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 分论坛召集 /strong strong 人 /strong :张金伟 教授级高级工程师 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 论文参考选题范围 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 包括但不限于以下方面试验仪器研发和试验技术研究的论文。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1、材料微观力学性能原位测试技术; /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2、材料性能演化与变形损伤测试原理和技术; /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3、汽车、轨道交通、建筑工程等领域关键部件复杂工况下材料性能和寿命预测测试技术; /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 4、石油化工、海洋工程、电力工程、航空航天等领域复杂载荷和特殊环境耦合作用下材料服役性能测试技术; /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 5、无损检测仪器在材料损伤演变、安全评价等方面的应用技术。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 投稿须知 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1. 投稿论文应是未发表或2018年1月1日之后发表的论文。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.& nbsp 论文交流方式包括: /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " (1)所有投稿论文经审核通过,将在论文集发表; /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " (2)优秀论文作现场报告或墙报交流; /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " (3)未正式发表的投稿论文经审核通过可向《仪器仪表学报》、《自动化仪表》、《光学仪器》和《工程与试验》等期刊推荐发表。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3.论文投稿网址http://thesis.cis.org.cn/,具体论文格式见投稿网站要求。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 4.期刊投稿的论文由期刊编辑部评审,将在3月15日前回复录用结果,通过评审的论文可安排优先发表。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 重要时间 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp 论文提交开始时间:2019年9月1日 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp 论文提交截止时间:2019年12月31日 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp 论文评审结束时间:2020年3月15日 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 联系我们 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 中国仪器仪表学会试验机分会& nbsp 张金伟 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电话:0431-87963568 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " E-mail:sactc122@126.com /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp 中国仪器仪表学会& nbsp 张真 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp 电话:010-82800757 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " E-mail:zhangzhen@cis.org.cn /p p style=" text-align: right text-indent: 2em " 中国仪器仪表学会 /p p style=" text-align: right text-indent: 2em " 2019年9月1日 /p
  • 生态环境中心“成组毒理学分析仪研制”项目通过验收
    日前,中科院计划财务局组织专家对中科院生态环境研究中心主持的中国科学院科研装备研制项目“成组毒理学分析仪的研制”进行了项目验收。由中科院大连化学物理研究所张玉奎院士,高能物理研究所柴之芳院士、中国环境科学研究院王文兴院士等组成的专家组认真听取了项目负责人江桂斌研究员的结题汇报和刘虎威教授代表现场测试组做的现场测试结果报告。与会专家对照审议了项目任务合同书、经费使用预决算报告、项目总结报告及相关技术文件,并就该设备的共享共用和功能拓展提出了一些建设性意见。经验收专家组评议,一致同意该项目通过验收,并对该项目的完成情况给予较高评价,认为该项目按照任务合同书规定很好地完成了研究任务,研制的成组毒理学分析仪各项技术指标均超过项目任务书的要求,充分发挥了学科交叉的特点,具有很好的应用前景。“成组毒理学分析仪”能够满足复杂环境样品中毒性因子鉴别和污染物联合毒性研究的需要,具有高通量、高灵敏、全自动的特点。该设备可快速排查新的环境污染物,还可拓展应用到其他领域如中药复合毒性的研究。
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