三维引伸计

4月2日，由中国仪器仪表行业协会组织的“单目三维视频引伸计”科技成果评价会在深圳市海塞姆科技有限公司总部召开。本次评价委员会由中国科学院院士于起峰，中国仪器仪表行业协会教授级高工/分会秘书长姚丙南，上海交通大学教授/国家级实验教学示范中心主任陈巨兵，南京玻纤院标准认证技术研究院教授级高工/副院长马丹，中机试验装备股份有限公司教授级高工/技术总监马双伟，深圳信测标准技术服务有限公司教授级高工/首席专家李荣锋，北京长城计量测试技术研究所高级工程师甘晓川等7位专家共同组成。同时会议邀请了哈工大（深圳）教育发展基金会与校友工作办公室副主任李志丹老师、深圳市南山区科技创新局吴迪老师、深圳市南山战略新兴产业投资有限公司投资总监索得榕、深圳大学胡彪老师、尹义贺老师等嘉宾。按照科技成果评价规定的标准及程序，由中国仪器仪表行业协会郑朝松秘书长介绍与会专家，海塞姆科技领导介绍与会嘉宾。郑朝松秘书长主持会议，并成立评价委员会，选举于起峰院士为主任委员。深圳市海塞姆科技有限公司李长太董事长作“单目三维视频引伸计”成果汇报，重点介绍了项目背景及目的意义、研究方法与技术路线、实施方案、主要创新点、转化应用情况及项目带来的经济、社会效益等。专家组听取了项目成果汇报，并观看了现场仪器演示，严格查阅了相关资料。经质询和讨论，形成评价意见：本项目研制的单目三维视频引伸计属于国内首创，成果创新性强，具有自主知识产权。项目总体达到国内先进，部分指标达到国内领先水平。评价委员会一致同意通过评价。科技创新是引领企业发展的永恒动力。未来，海塞姆将不断加大研发投入力度，持续聚焦原创性、颠覆性技术、创新技术攻关，加快现有产品升级迭代，为未来力学性能测量领域创新发展提供有力支撑。

2011年4月25日，第九届中国国际科学仪器及实验室装备展览会在北京展览馆隆重开幕。 嘉宾为开幕式剪彩 本届展会吸引超过700家国内外科学仪器及实验室装备相关的展商参展，展示科学仪器产业新产品与技术，吸引了众多国际参观团和观众到会参观与交流。 协会领导到三思纵横展台参观（一） 协会领导到三思纵横展台参观（二） 三思纵横展出的新一代进口引伸计，引起了现场观众的广泛关注，更有客户现场就表达了购买意向。我们将随时发布展会现场最新动态，欢迎新老朋友继续关注三思纵横试验机产品。 现场观众参观三思纵横全自动引伸计

近日，CHINAPLAS 2023国际橡塑展在深圳国际会展中心举办，吸引逾3,900家全球高质量展商、超240000名海内外观众汇聚。 作为行业领先的静态拉伸和压缩材料试验机供应商，天氏欧森（Tinius Olsen）携电子万能材料试验机、可变标距光学引伸计、熔融指数仪、HORIZON软件等产品盛装亮相。天氏欧森展位在展会现场，仪器信息网有幸采访到了天氏欧森测试设备（上海）有限公司市场经理张赞蓉，不仅请她介绍了本次的展品，也对试验机的发展趋势、公司未来的发展计划等进行了交流。现场采访视频张赞蓉女士在采访中重点介绍了一款新产品——Vector光学引伸计。这款“黑科技”不仅能够辅助进行拉伸、压缩、剪切、弯曲试验中的应变试验，且具有非接触式的数字化设计，支持自动化过程的标距标记。此外，还可提供模拟或数字格式的输出数据。全球首创双镜头技术立体视野，稳定测量，不受外界噪音干扰。并且平面外容忍度高，对材料基本无限制。与同类光学引伸计相比，Vector光学引伸计的反应更快，开机即可测量，并可与测试软件集成，适合于金属、合金、复合材料、低应变塑料等领域。Vector光学引伸计张赞蓉女士认为，经过这么多年的发展，试验机的技术已相对成熟，未来将会朝着数字化、智能化以及个性化发展，而天氏欧森新推出的Vector光学引伸计已经在这三个方面显示出了非常大的技术优势。最后，张赞蓉女士说到，天氏欧森非常重视中国市场，公司下一步将加大对中国市场的投入，扩大销售团队，发展多渠道销售，以让更多的国内用户用到好的产品和技术。

AUTOX被用来确定包括模量，规定非比例屈服和塑性(非比例)断裂伸长率。并且符合ISO9513，ASTM E83，和ISO527-1(2011)的标准要求, AutoX可自动标距长度定位，自动接触试样，从而提高了测试试样的试验室试验效率。通过除去手动操作中繁琐耗时的步骤，试验室操作员可以在提高效率的同时简化测试过程。此外，可减少传统接触式引伸计在关键测试中出现的重复性的不一致现象.　　AutoX也可以使用在全自动或手动的测试系统上。在不使用时，操作员能快速，安全地把引伸计定位出试验区域,并提供了一个安全存储环境的测试空间。操作员能够轻松从试验区域卸载AutoX,不需要额外的工具设备来切换夹具和固定装置.　　以下功能正在申请专利:　　- 引伸臂：双臂通过只用一个电机驱动的旋转扣栓同时打开/关闭，使双臂更轻，同时降低摩擦力。　　- 碎片防护:覆盖未使用区域，最大限度地减少污垢/碎片进入防护罩内仪器。　　- 张紧轮：符合人体工程学的设计，操作员可以使用一个参考标签去标记张紧轮在测试过程中的位置。确保每个测试的准确和可重复性。　　如需了解更多关于AUTO X 产品的信息，请报名参加2013年英斯特朗 新产品发布会　　将您的姓名、单位、联系电话或邮箱发送到he_ying@instron.com， 标题请注明“参加英斯特朗2013年新产品发布会” 。

2014年英斯特朗复合材料应用研讨会暨新产品推荐会　　仪器信息网讯 2014年10月24日，为了更好地帮助用户解决测试阶段遇到的疑惑，提高试验质量，&ldquo 2014年英斯特朗复合材料应用研讨会暨新产品推荐会&ldquo 在北京香格里拉大酒店举行，50余位复合材料测试领域的专家学者与技术人员出席会议；仪器信息网作为特邀媒体参会。会议现场　　本次会议特别邀请了英斯特朗英国复合材料应用专家Ian McEnteggart，为参会者带来了一场最新技术产品与最热方法标准的精彩报告。英斯特朗中国区业务发展和运营总经理王志勇、市场经理张弛、静态试验机产品经理杨卫刚等人纷纷到会，现场与用户交流互动。英斯特朗英国复合材料应用专家Ian McEnteggart　　不同于一般材料，复合材料由不同性质的材料组成，具有很复杂的性能，需要由拉伸、压缩、剪切、弯曲等多种不同的测试方式来表征，并且对测试精度有很高的要求。英斯特朗最新推出的AVE 2.0高级视频引伸计，正是这样一款可以满足复合材料复杂性能测试的利器。　　借此次会议举办之际，英斯特朗在现场特别展示并演示了AVE 2.0视频引伸计，据悉，此次亮相是AVE 2.0视频引伸计的中国市场&ldquo 首秀&rdquo 。英斯特朗最新高级视频引伸计AVE 2.0　　AVE 2.0将数据采集率提高到了490Hz，可以避免复合材料剧烈断裂时数据丢失问题；其精度符合ISO 9513 0.5级，适用于广泛的国际测试标准，包括ISO 527、ASTM D638和ISO 6892-1；高达670mm的测量范围，允许AVE 2.0容纳多个试样标距长度或不同试样。&ldquo 特别强调的是，AVE 2.0可与任何品牌的材料拉伸试验机实现兼容。&rdquo Ian McEnteggart补充到。　　今年6月，英斯特朗最新研发推出了数字图像相关软件(Digital Image Correlation，以下简称：DIC)，实现了可视化实时监测跟踪整个测试周期，可用于检测试样整个二维表面上发声的应变与位移。　　Ian McEnteggart表示：&ldquo DIC技术并非英斯特朗开发的，但英斯特朗却首次将该技术成功集成进AVE 2.0。&rdquo 据其介绍，DIC软件采用了LED灯光专利设计，大大降低了周围光线对试验数据的影响。对于一直困扰用户多年的软件界面复杂和数据同步问题，英斯特朗根据材料试验用户的需求将软件进行了简化，使得操控界面简洁却不生疏 同时，DIC软件中还内置了同步功能，实现了DIC图像与采集的试验数据的同步。全自动接触式引伸计AutoX 750同时亮相　　会上，Ian McEnteggart还重点介绍了ISO 14126 纤维增强塑料复合材料面内压缩性能的特点、AITM 空中客车公司测试纤维增强塑料冲击后压缩强度的方法、AutoX750在执行ASTM D695标准测试中的优势等精彩内容，并现场回答用户提问，在一定程度上解决了参会者在复合材料试验过程中的&ldquo 疑难杂症&rdquo 。现场回答用户提问　　在互动环节，英斯特朗专业工程师现场对AVE 2.0进行了操作演示，面对面解答了客户在仪器操作和软件设置中的相关问题。工程师操作AVE 2.0，用户围观编辑：刘玉兰

材料在外力作用下发生形状尺寸的变化称为材料的变形，变形的大小直接影响材料的性能，因此材料变形是其力学性能的重要指标。变形的测量都是通过引伸计来实现，材料在高温环境中的变形测量需要用到高温引伸计，YYHT系列高温引伸计可以满足各种形状尺寸材料在高温环境下变形的测量需求。1、简介YYHT系列高温引伸计具有精度高、灵敏度高、稳定性好、使用方便等特性，符合JJG762、GB/T12160、ASTM E83、ISO 9513等标准中对0.5级（或者B2级）精度的要求，可以适应不同规格和尺寸试样，相比于普通的引伸计，使用调节简单便捷，基于其极低的试样接触力，YYHT系列引伸计可以应用于薄板等对表面接触力比较敏感的样品测试。其技术参数如下：精度等级0.5级引伸计标距10mm/25mm/30mm/50m/80mm或定制最大变形量±5mm/±10mm或定制使用温度室温至1200℃输出灵敏度≈2.5mV/V应变片阻值350Ω供桥电压值≤8V输出端接头常规四芯、五芯、九孔、九针或USB等插头，可根据用户需求定制初始接触力0.15N最大接触力1.27N同时钢研纳克还推出活动支架方便高温引伸计与试验机的连接，试验机无需改动可根据试样尺寸和高温炉位置调整引伸计的上下位置，调节方便，操作简单，与试验机连接稳固，刚性好。2、验证高温引伸计测量的数据直接影响材料的性能，这就要求高温引伸计测量必须准确、稳定、可靠，所以引伸计不只要满足引伸计标定器的校准要求，还需要大量的测试和试验进行验证，保证数据的准确性。以下是我们部分验证的数据。（1）与普通引伸计的一致性检验，如图所示将普通手动引伸计和YYHT系列高温引伸计同时安装在同一根试样上，测试特定位置的变形量，测试结果如下表所示：特征点Rp0.1Rp0.2Rp0.3Rp0.4YYU引伸计（mm）0.11400.16450.21570.2672YYHT引伸计（mm）0.11420.16440.21580.2675从表中可以看出YYHT系列引伸计和常用引伸计测得的变形量一致。（2）与进口引伸计的一致性检验，分别将YYHT引伸计和进口引伸计安装在同一台试验机上，在特定温度条件下分别测试同一组标准样品，应力应变曲线如下所示：其中红色和绿色线为进口引伸计所得，其余为YYHT高温引伸计所得，曲线重合度高，一致性好。通过大量，多次及不同温度区间反复测试比较，YYHT高温引伸计测试精度高，稳定性好，测试数据准确，能够完成高温环境下材料变形的测量工作。3、应用YYHT系列高温引伸计已应用于用户的材料测试工作，如图所示为某测试中心一机双YYHT高温引伸计，可以满足不同尺寸试样的高温变形测量要求。通过权威机构的校准检验，完全满足国标0.5级和美标B2级的要求，证书如下：同时也满足高温拉伸新标准GB/T228.2中对应变控制的要求，曲线如下：目前YYHT系列高温引伸计以其应用范围广，数据准确稳定，精度高，安装便捷，性价比高等特点已广泛应用于材料在高温环境下的变形测量，助力高温材料的性能测试，受到用户的一致好评。

国际知名的材料试验机生产商-美国T.O天氏欧森公司最新开发出精密视频引伸计，其主要用于非接触地精密测量试样的应变数据。这种新型的视频引伸计采用了高精度的数码相机、冷光源、高速图像处理系统及现今最前沿的数据处理模式 -&ldquo 次级映像点插值法(sub-pixel interpolation) &rdquo ，因此，点位影像可以对拉伸、弯折或压缩进行实时持续测量及控制直致试样断裂，其测量精度甚至超过ASTM E83 B1级标准及ISO 9513 标准中的0.5级的要求。其主要特征有： 非接触式应变测量 分辨率高于镜头视野范围的1/100,000 测量精度达到0.5%或更高 试样准备简便 配有小型的试样照明用冷光源 自动标距设定功能，可设定任意标距 用户自编备注方便保存相关信息 多种纵向与横向标距同时测量 (HESC型视频引伸计测量塑料或金属试样) 视频引伸计有多种型号，其中一种是适用于测试低延伸率材料(如金属)的LESC视频引伸计，另一种是适用于测试高延伸率材料(如塑料)的HESC视频引伸计。高分辨率低延伸率的视频引伸计配有25毫米视野范围的材料测试专用镜头。高延伸率的视频引伸计配置的是通用镜头，它的视野范围可以达到1,000毫米。还有同时包含高精度及大量程的DCHT双镜系统。这种技术使视频引伸计适用于所有的材料测试，包括(但不限于)以下材料：金属（包括细金属线）、弹性纤维、纺织物、塑料、合成物。 (LESC型视频引伸计测量细钢线试样) 视频引伸计还配有冷光源；虽然在普通的日照条件下引伸计就可以跟踪目标，但采用冷光源可以防止环境光源条件改变时引起的目标跟踪掉失。 任何可见的标志都可以用做图像识别，无论是试样表面的天然图案、笔的划痕、水滴、打孔的记号，还是不规则的喷溅小斑点都可以。图像识别系统会自动跟踪观察面上的独特纹路，因此图案越不规则，图像识别就越精确。 (DCHT型双镜头视频引伸计) 系统工作的方式如下：首先获取图像，然后图像识别技术锁定两个目标，它们相当于一个标距。用户可以定义这两个目标，也就是说用户可以任意设定原始标距。当测试试样时，视频引伸计点对点地跟踪这两个目标的移动，从一桢图像跟踪到另一桢图像并考虑每桢图像间，目标的相对位置，移动速度及方向，通过&ldquo 次级映像点插值法&rdquo 计算模型，这样应变的数据就可以实时测量出来。在横向及纵向上可以采用多个标距进行试样的塑性应变比（r值）及硬化指数（n值）等力学性能的测量。采用我们的&ldquo 次级映像点插值法&rdquo 原理，可以达到比传统视频引伸计高出最少100倍的分辨率。 视频引伸计的所有测量与输出都有时间记录，并且可以存档便于日后使用。此外，未经压缩的视频图像输出也可以记录下来，用作测试后的测量与分析。

英斯特朗是全球领先的力学性能测试设备供应商，产品广泛应用于评价材料和部件机械（力学）性能。英斯特朗最新推出先进的视频引伸计AVE 2.0，这款视频引伸计可以充分满足各项严苛的测试标准要求，例如ISO527，ASTM d3039 ，ASTM D638等。这款第二代视频引伸计，也是当今市场上采用专利的，先进的视频引伸计技术中最快速，最准确的非接触式应变测量装置。AVE2.0一体化装置非常容易安装，可以适用于各种条件下的试验室环境，也适用市场上任何±10伏模拟输入的试验装置（测试表现则与各款试验机本身条件有关）。该产品设计自动降低了试验室测试中受热和照明变化产生的误差，同时AVE 2.0 也是目前市场上唯一具有实时490赫兹数据采集率并实现1微米精度的视频引伸计。AVE2.0出色性能使得用户可在各种试验环境条件下进行应变测试，与数字图像相关技术相结合（DIC）。还可以测量任何材料的模量和失效时的应变，包括塑料，金属，纺织，薄膜，复合材料，生物材料及更多。 关于英斯特朗：英斯特朗(INSTRON )是全球领先的材料和构件物性测试试验机制造商，美国五百强公司ITW集团旗下品牌，从基本的软组织到先进的高强度合金材料，其产品被广泛运用于测试各种材料,组件和结构在不同环境下的力学性能和特性。 自1946年英斯特朗成立并研制了世界上第一台闭环控制的电子万能材料试验机和第一个应变片式载荷传感器以来，英斯特朗以成为公认的力学性能测试设备世界领导者为使命，通过提供最高品质的产品，专业的技术支持和世界水平的服务，从而使用户获得拥有英斯特朗产品的最佳体验。 了解更多信息请访问英斯特朗官方网站： www.instron.cn用手机扫一扫，关注英斯特朗微信账号，获取更多英斯特朗的产品信息和测试tips

由中国仪器仪表行业协会主办的第十届中国国际科学仪器及实验室装备展览会于2012年5月15-17日在北京&bull 中国国际展览中心举行，展出面积25000平方米，为历届规模之最。该展览会被业界誉为&ldquo 中国科仪第一展&rdquo 。 长春机械科学研究院作为中国仪器仪表行业协会试验仪器分会理事长单位及中国仪器仪表学会试验机分会秘书处常驻单位应邀参加了此次展会，由经管中心推广部组织展出了新型DDL200型电子万能试验机和先进的RTSS视频引伸计，引起业内专业观众和广大用户的极大关注。 RTSS视频引伸计是基于数字摄像与实时图像处理技术的非接触式光学测量系统，用于精确测量试样的轴向与径向变形。可进行材料变形测量、拉伸试验中的应变控制、裂纹探测、动态拉伸试验中的应变研究、动态与高速试验及震动分析等，具有无接触、高精度、测量范围大、支持破断测量等传统引伸计无法比拟的优点。视频引伸计的采用不仅会提高变形测量精度，提供多媒体的试验结果，还将会扩展传统试验内容，提高整体试验水平，创造新的试验价值。 更多新产品详情请致电垂询或关注长春机械科学研究院网站！

p style="text-align: justify text-indent: 2em "天氏欧森（span style="text-align: justify text-indent: 32px "Tinius Olsen/span）Epsilon One是一种新型光学非接触式引伸计，可通过视频进行高精度，高分辨率，非接触式轴向应变和位移测量，以测量应变。它的易用性是独一无二的。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "它适用于测试高模量材料，例如金属和复合材料以及更高伸长率的材料，薄或易碎的样品，循环疲劳，应变控制测试，挠度计应用以及测量裂纹开口位移。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "通过Epsilon全面的光路优化，将多种光学技术和信号处理算法统一起来，可达到一流的精度和分辨率。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "它具有超高的摄像头分辨率，高达3000Hz的实时数据速率，最小化的光学误差源以及信号处理技术，可提供最高的应变分辨率和精度，并具有最低的噪声。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "应变或延伸量被实时测量并输出。Epsilon One的高分辨率和ISO 0.5 / ASTM B-1精度等级使其适用于从金属，复合材料到弹性体以及介于两者之间的各种应变值的非接触式测量。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/b7ff6102-bb64-4a72-831e-44d16ee02dae.jpg" title="ProductLarge15694.jpg" alt="ProductLarge15694.jpg"//p

随着红外探测技术的飞速发展，红外隐身材料的开发已成为一个迫切的需求。红外隐身效果受温度和红外发射率的共同影响，但以往的研究大多集中在单一因素上，从而限制了红外隐身产品的有效性。据麦姆斯咨询报道，近期，西安工程大学的科研团队在《印染》期刊上网络发表了以“红外隐身材料的应用及其研究进展”为主题的文章。该文章第一作者为陈海通，通讯作者为王进美教授。本文介绍了各类红外隐身材料的优势和局限性、近年来的研究进展以及未来发展趋势，重点包括基于不同的材料在红外隐身领域所发挥的独特作用。红外隐身原理在了解红外隐身机理之前，深入研究其探测原理有利于更好地规避和反制。隐身技术与探测技术双方是相互抵制的关系，二者都是围绕目标和背景两个对象进行展开，探测是通过不断放大目标与背景的差异，从而识别出目标，隐身则是缩小两者的差异。例如，在飞机上，不同的探测器通过六个相应的特征——声学、视觉、烟雾、雷达、红外和轨迹特征来探索它们存在的迹象。红外探测主要基于热成像原理，加之物体本身就是红外光源。红外波可以覆盖0.76~1000μm的范围，可细分为五个部分（如图1所示）：近红外波（NIR，0.76~1.5μm），短红外波（SWIR，1.5~ 3μm）、中红外波（MWIR，3~8μm）、长红外波（LWIR，8~15μm）和远红外波（FIR，15~1000μm）。由于地球大气层吸收了大部分红外线，仅对3~ 5μm和8~14μm范围内的电磁波相对透明。因此，在两个大气窗口中隐藏目标的自发辐射是击败红外探测器的有效措施。图1 各种波段的比较及相应的隐身应用除此以外，材料性质、表面粗糙度和厚度等许多因素都会影响红外发射率。考虑到材料的自身特性，其红外发射率与原子核和外核电子的相对位移（正负电荷中心不一致产生的电偶极矩）密切相关，带负电的外核电子和带正电的原子核会受到外电场的影响。这三个方面体现在复介电常数、电导率和晶格振动对材料红外发射率的影响上。红外发射率的复介电常数实部依赖性主要受材料的极化度控制，与本征极化偶极矩数、离子半径、晶格常数等因素密切相关。而表面粗糙度对红外发射率的影响可归纳如下：一方面，入射辐射在物体不平整表面的漫反射增加了物体表面吸收红外辐射的机会，导致吸收率增强；另一方面，凹凸不平的表面提高了辐射体的相对辐射面积，从而增加了辐射能量和相应的发射率。此外，随着材料厚度的增加，红外发射率也会增加。金属材料的热辐射特性发生在几微米的表层，可以认为表面特性和发射率与厚度无关。对于大多数非金属介电材料，辐射都有一定的穿透深度。因此，非金属电介质和半透明材料的发射率不仅取决于它们的表面状态，还取决于样品厚度。红外隐身方法点源探测和成像探测是两种主流的红外探测方法。点源探测主要与探测距离有关，可检测到的最大距离R。为了最小化目标检测距离，红外辐射特征J越小越好。成像检测主要是利用背景与目标间的热辐射能量之差进行测试。一般来说，发射率高，物体很容易暴露在红外探测器下。为了实现红外隐身伪装，背景和目标物体之间的红外发射强度差异应该足够接近可以忽略不计。因此，降低辐射能E对于红外隐身是必不可少的。控制目标表面温度和降低目标表面发射率ε是获得良好红外隐身能力的主要途径之一。到目前为止，控制表面温度的主要方法是热隔离和热通量控制。理想的绝缘材料是空心玻璃微球（HGM）、气凝胶、热毯、纳米纤维膜、微/纳米多孔泡沫、软木和皮革等隔热材料。其中，HGM和气凝胶在红外隐身领域应用较多。但这种方法的局限性同样明显，因为环境等限制条件，有时物体的表面温度很难改变，所以当物体的T难以改变时，具有低ε的产品具有出色的红外隐身能力。根据Hagen-Rubens定律，电导率与低ε正相关。例如Cu、Ni和Al等金属，以及一些导电聚合物，如聚苯胺（PANI）是低ε材料。但是金属在可见范围内具有高反射率，这会降低视觉伪装效果。因此，金属材料一般被用作填料。目前，研究人员主要通过对金属填料进行改性来实现低发射率与低光泽度的兼容。综上所述，实现红外隐身的最佳途径是削弱和调整目标的红外辐射能量特性，同时使其尽可能接近背景。因此，将“目标+背景”的组合识别为“与背景相似的物体+背景”的组合，这样更有利于欺骗检测器。红外隐身材料隔热材料中空微珠作为隔热材料具有超微小孔隙结构、空心结构或多层结构等特点，因而具有很低的导热系数和吸水率。将其作为填料可以显著降低目标热量的传导，从而有效降低目标的红外辐射能量。2018年，焦钰钰团队开发了一种由纯无机矿物组成的玻璃微珠，该微珠会与基体表面形成一个中空气体层从而阻断热传导，因其蜂窝中空结构故，而它的导热系数很低，涂层具有非常好的隔热保温效果。同时，中空玻璃微珠可以将太阳85％以上的热量反射阻隔在基体表面。PAKDELl团队在2020年将空心微珠颗粒与TiO₂纳米粒子共混，制备了织物用隔热涂料，涂料具有良好的隔热性能并降低了织物的可燃性，另外空心微珠颗粒的存在及其浓度也会直接影响织物的近红外反射率。该团队利用红外热成像仪证明空心玻璃微珠防止涂层织物快速散热，此功能可以应用于保暖织物，还可以减少从室内空间到建筑物外的热量损失，进而有效提升红外隐身性能。凝胶系列中的气凝胶具有极低的密度、低导热性和高比表面积，是一种具有3D互穿网络的高度多孔材料。空气层分裂成小块，可以抑制热量的相对流动。此外，气凝胶骨架赋予固体热传导路径复杂而漫长，从而增强散热能力。2020年，ZHANG的团队开发了双向各向异性聚酰亚胺/细菌纤维素（b-PI/BC）气凝胶，它们具有良好的各向异性成型性、质量轻和出色的隔热性能（图2）。与单一的PI气凝胶和其他商业绝缘材料（聚氨酯和聚苯乙烯泡沫）相比，b-PI/BC气凝胶在相当大的温度范围内有效地阻止了传热，并具有稳定的隔热性能（图3）。图2 b-PI/BC气凝胶的合成流程图3 与其他商业绝缘材料相比，bPI/BC气凝胶具有良好的隔热性能此外，WU的团队在2022年通过改变CuS的添加量和热还原策略设计了rGO/CuS复合气凝胶。CuS的添加有效地调节了红外发射率和隔热性能。加热30 min后，由于其多孔结构，它会保持原始温度。因此，层压多孔结构和多组分赋予复合气凝胶隔热和红外隐身多功能性。该团队还通过简便的溶剂热法和随后的冷冻干燥制备了rGO/CuS@PCM气凝胶（图4）。它们在8 ~ 14 μm的红外发射率从0.82调节到0.59。虽然气凝胶是当前密度最小、隔热性能最好的固态材料，但其存在强度低、易碎等缺陷，在一定程度上限制了它的应用。图4 rGO/CuS@PCM气凝胶制备过程示意图相变材料相变材料（PCM）由于其卓越的热管理能力在红外隐身功能材料领域受到特别关注。目前，许多研究人员将相变材料微胶囊化再应用于红外隐身涂层中。相变微胶囊（MPCPs）是一种具有核壳结构的相变储能材料，其原理是通过相变材料的放热和吸热过程来调节温度。GU Jie团队在2021年采用二十烷作为相变材料（PCM），三聚氰胺、尿素和甲醛（MUF）作为壳材料形成微胶囊。然后，将聚苯胺（PANI）沉积在这些微胶囊的表面以形成了具有温度控制和低红外发射率的双壳微胶囊（DSM）。经测试，具有1.354 mm厚涂层的红外隐形织物可冷却高达11.2 ℃，并且控温过程持续27 min，红外发射率达到0.794。该面料在实际使用中具有显著的红外隐形效果和良好的耐用性（图5）。图5 红外隐形织物的红外图像然而传统的PCM通常表现为具有固定转变温度的刚性固态或流动液态，极大地限制了它们的应用，特别是在多波段隐身和多场景中。因此，很多团队在这方面进行了改良，例如2023年DENG团队首次设计并构建了一种用于同步视觉/红外隐身的本征柔性自愈合相变薄膜。该相变膜具有固-固相变行为，转变温度（从38.8 ℃到51.1℃）和热函（从79.7 J/g 到116.7 J/g）可调，该相变薄膜可定制不同颜色和多种配置，在多场景下展现极佳的视觉隐身功能。此外，该相变薄膜具有热管理能力，并在各种温度下对目标物表现出红外隐身性能，且具有长期循环稳定性（500次循环）和出色的柔性。此外，PCM与气凝胶结合的复合材料也可以达到优秀的红外隐身效果，在2019 年，LYU的团队首先制备了Kevlar纳米纤维气凝胶（KNA）薄膜，然后与PCM结合以获得KNA/PCM薄膜，发现具有热管理功能的KNA/PCM复合薄膜在太阳光照的室外环境中表现出优秀的红外隐身性能。在此基础上该团队还提出了一种由隔热层（KNA薄膜）和红外吸收表面层（KNA/PCM）组合的结构，以隐藏红外检测中的热目标。与其他红外隐身材料相比，KNA−KNA/PCM组合结构涂层靶材由于优异的隔热性和超低红外透过率，红外隐身性能更优秀。这样的结构在未来军事和工业领域的应用具有巨大的潜力，为红外隐身技术提供了更有效的解决方案。纳米结构材料纳米结构材料在很宽的频率范围内表现出均匀的吸波特性。因此，它在红外和雷达波隐身材料的应用较多。由于红外光的波长远大于纳米颗粒的尺寸，导致纳米材料对红外光具有高透过率，使红外探测器接收到的反射信号变得很微弱，从而实现红外隐身效果。为了促进材料的多通道相容性，由两种或多种组分组成的纳米复合材料显著增强目标的红外隐身性能。研究发现，核壳纳米复合材料可以通过核和壳组分的相互修饰来调节。由于壳成分存在于核壳结构的外表面上，所以表面功能的操纵可以有效地满足不同的应用需求。近年来，由结构核和功能壳组成的核壳纳米复合材料在低发射领域受到越来越多的关注。例如WANG团队通过在SiO₂颗粒表面上层层组装剥离的LDH（层状双氢氧化物）纳米片和DNA生物分子，成功制备了SiO₂@DNA-LDH（图6）纳米复合材料，并测试了样品在8~14 μm波长下的红外发射率值，发现SiO₂@DNA和SiO₂@LDH的红外发射率值分别降至0.732和0.658。以DNA插层LDH为功能壳构建SiO₂@DNA-LDH核壳纳米复合材料，由于DNA和LDH纳米片之间的氢键或静电相互作用，以及DNA-LDH壳层形成加强的物理限制，红外发射率值进一步降低至0.458。图6 （a）SiO₂和（b）SiO₂@DNA-LDH纳米复合材料的扫描电子显微镜（SEM）图像，（c）原始SiO₂（d）、（e）和（f）SiO₂@DNALDH纳米复合材料的透射电子显微镜（TEM）图像此外，纳米金属材料在隐身材料中的应用同样备受关注。ZnSe因其在红外区域优异的非线性光学性能，Co在红外区的良好吸收特性，为过渡金属的掺杂提供了选择。但一种材料的微观结构会影响其光学特性，例如吸收、反射和透射。尽管ZnSe和Co具有良好的红外特性，但其电子空间分布仍然较差，不利于材料的吸收和光传导。Ga表现出高电子浓度和结构保护特性。因此，将Ga元素引入到材料中，不仅可以控制材料的微观结构，还可以改善材料的空间电子态分布。2021年PAN等人通过PLD（脉冲激光沉积）在不同的Ar气体下制备了一种适用于抗近红外探测的纳米CoGaZnSe多层薄膜。通过XRD（X射线衍射）、拉曼光谱和模拟研究了薄膜的微观结构发现通过控制生长压力来改变晶体特性、键合和电子的空间分布。在不同压力下获得的薄膜具有不同的透射率。根据这一特性，将具有不同透光率的薄膜与多层薄膜相结合，可以减少红外反射。该团队将多层薄膜涂在普通衣服的表面，然后使用红外探测器进行测试。结果表明，CoGaZnSe多层薄膜的抗近红外检测率最高可达86%，大大降低红外探测的量子效率。碳基复合材料碳材料以其质量轻、比表面积大、机械强度高和良好的导电性等的特性，彻底改变了隐身技术领域。炭黑、碳纳米管以及石墨烯的使用为合成轻质、多功能和智能红外隐形材料提供了新的可能性。例如，可以使用低发射率材料改性的碳纳米管用于屏蔽目标的红外辐射；可以通过石墨烯的添加巧妙地实现温度的动态调节，从而改善静态微/纳米结构只能改变热发射率，固定的热管理材料不能根据需求和环境调节温度的缺点。因此，碳基复合材料为红外隐身领域的设计和性能控制提供了高度的灵活性（图7）。图7 碳材料在红外隐身方面的优势零维材料炭黑作为全球生产最丰富的碳形式之一炭黑（CB），是碳基材料最早使用的原材料。但是单独添加炭黑会增强红外波段吸收，这对红外隐身不利。涂料的三个部分分别为添加剂、填料和黏合剂。其中实现红外隐身的关键在于各种填充物。金属填充物可以显着降低红外发射率，例如铝。但是金属对可见光的强烈反射与视觉隐身相冲突。2019年，LI和他的团队将直径为30~45 nm的炭黑纳米粒子直接喷涂到纳米多孔硅渐变折射薄膜上的5μm厚可转移阳极氧化铝(AAO)模板上。经实验测试，该薄膜在2.5~15.3 μm范围内平均吸光度为97.5%，远高于纳米多孔硅和AAO模板。此外，带有炭黑的AAO模板可以很容易地转移到其他结构上，可以更好地隐藏不同物体的热特性，从而进一步隐身。其本质是光通过AAO模板在内部多次反射，而随机的炭黑颗粒充当散射中心。通过炭黑和纳米多孔硅对光的进一步吸收和捕获，使复合结构能够实现非常低的反射率。因此，炭黑需要与具有较低红外发射率的材料结合使用，才能实现良好的隐身性能。一维材料碳纳米管兼具轻质、可控、高导电、形貌可调和优异机械性能的碳纳米管成为红外隐身复合材料的中流砥柱。许多文献表明，碳纳米管的强度是钢的100倍，密度是钢的六分之一。此外，碳纳米管具有约6 000 W/mK的高导热率，且导电率远高于铜。这些优势将成为多壁和单壁碳纳米管在红外隐身领域应用的关键。低红外发射率材料能以涂层和复合材料的形式制备。2016年，CHU团队成功开发了银颗粒改性碳纳米管纸（SMCNP），并制备了一种具有超低红外发射率的SMCNP/玻璃纤维增强聚合物（GFRP）复合材料用于红外隐身，以解决飞行器中金属添加剂和纤维增强聚合物（FRP）复合材料难以形成整体的问题。此外，静电纺丝是生产薄膜的独特方法。静电纺丝可以生产2纳米到几微米的纤维。2018年，FNAG等人通过静电纺丝制备聚偏二氟乙烯（PVDF）纤维膜和单壁碳纳米管（SWNT）改性PVDF（命名为SWNT/PVDF）（图6）。壳聚糖处理后，将金纳米粒子浸入金溶胶中并搅拌以修饰薄膜。在静电力的作用下，Au纳米粒子牢固且非常均匀地固定在两种纤维的表面。研究发现，PVDF和Au-PVDF纤维膜的红外发射率值分别为0.82和0.76，而SWNT/PVDF和Au-SWNT/PVDF薄膜的值分别低至0.77和0.68，说明单壁碳纳米管与金颗粒结合后性能更好。二维材料石墨烯石墨烯具有独特的二维蜂窝状晶格结构，从而赋予其相互连通的多孔结构、高表面积、良好的导热性和优异的导电性等性能，被广泛应用于催化、电池、生物医药等领域。然而，石墨烯在传统红外隐身领域，如降低涂层发射率、隔热、吸收热辐射等，既没有表现出突出的性能，也不具备足够的潜力与其强大的性能相匹配，这是因为蜂窝结构对波的散射有强烈的影响。此外，基于热辐射产生原理，由于石墨烯的能隙为零，所以石墨烯本身不发射热辐射。因此，石墨烯很难以传统的方式直接制造具有极低发射率的材料。但石墨烯可以通过石墨烯层中的离子液体嵌入和外部电压调制，将红外发射率控制在0.3~0.7的范围内。2021年，SHI的团队通过组合石墨烯纳米片和Fe₃O₄纳米粒子，显着增强微波吸收且提供轻巧而坚固的支撑。该团队将其进一步集成到具有隔热性能的PI气凝胶中，并使用聚乙二醇（PEG）作为相变材料，获得了一种新型的兼容电磁和红外的双隐形薄膜。PI/石墨烯/Fe₃O₄杂化气凝胶薄膜具有多孔结构，导热系数低，可以抑制红外热辐射，使其具有红外隐身性。为防止温度随外界不断发生变化，上部采用PI/石墨烯/Fe₃O₄气凝胶/PEG薄膜，既能提供低温显热吸收，又能提供高温潜热吸收，最终实现双重热缓冲，从而更好地协调热力学与红外隐身的关系。图8 (a) (S1) PI/石墨烯/Fe₃O₄混合气凝胶薄膜、(S2) PI气凝胶/PEG复合薄膜和(S3) PI/石墨烯/Fe₃O₄气凝胶/PEG复合薄膜在加热和冷却过程中记录的红外热成像图像。根据红外热像分析格式确定的(b)加热和(c)冷却过程中温度随时间变化的图像光子晶体光子晶体是一种新型结构材料，由于其光子带隙和光子局域化两个特性使得控制物体的自发辐射成为可能。通过调节光子晶体的结构,可以使光子带隙处于特定红外电磁波段,最终在红外波段具备高反射率与低发射特性。利用光子晶体禁带的高反射、低辐射等特点，可以改变目标的红外辐射特性，以干扰探测器的捕获光谱，使其无法被红外线侦察装置侦测到，从而实现红外隐身。目前，光子晶体在红外隐身材料的研究主要集中在一维光子晶体材料和三维光子晶体材料，这两种材料由不同折射率的介电层堆叠而成。由于一维光子晶体易于设计和制造，近年来许多研究人员对其进行了深入研究。例如DONG Qi等人开发了基于ZnS/Ge的一维光子晶体（1DPCs）,在波长3~5 μm处测量反射光谱，得到了95.1%的平均反射率；使用ET-10红外发射仪测得平均发射率低至0.054，完全满足红外隐身需求。三维光子晶体的制造方法有微机械加工法、半导体工艺法、激光全息干涉法等。由于三维光子晶体在不同方向上存在很好的对称性，因此利用上述制造方式能够成功得到具有禁带的光子晶体结构，例如层叠的硅棒排列制备三维光子晶体可以有效减少红外波段带隙内目标的红外辐射，并增强带隙外的红外辐射。此外，以钨为代表的三维金属叠层结构具有更宽的禁带，可以选择性地控制辐射。这两种光子晶体红外隐身材料结构复杂，价格昂贵，不利于大规模应用。而胶体基元自组装法因方法简便、容易操作、成本低廉、重复性好等优势，成为一种相对普遍的实验室制备光子晶体方法。LI团队使用机械强度高、化学稳定性强和高温稳定性好的聚苯乙烯胶体微球采用逐层法制备了红外吸收波长为3.30 μm和3.42 μm的三维光子晶体材料，并通过气液界面自组装制备单层聚苯乙烯光子晶体膜。该材料实现了3~5 μm可探测波段红外辐射特性的调制，满足红外隐身要求。总结与展望在过去的几十年里，研究人员对红外隐身材料性能的研究主要集中在调整发射率和温度控制进行热管理这两个方面，而对其机理研究不够深入。随着电子技术和先进探测器的不断发展，单波段隐身材料已难以适应现代军事环境。因此，隐身材料的研究需要向多波段兼容隐身方向发展。其中，突破的关键是弄清楚各个电磁频段之间的内在联系。例如对于红外-可见隐身，光谱和背景光谱特性应尽可能一致（0.38 ~ 0.76 μm），需要一个合适的ε来减小目标与背景之间的红外辐射差异（8 ~ 14 μm、3 ~ 5 μm和1 ~ 2.5 μm）。而对于雷达红外兼容隐身，雷达吸波材料需要高吸收率和低反射率，而红外隐身材料需要高反射率和低ε，这就要求综合考虑隐身机理、制备工艺、材料稳定性和兼容性等问题。目前，实验室制备的样品量很少。如何让合成和设计的材料可以大规模生产，并具有其他优良特性，以确保它们可以在实际环境中使用，仍然是一个很大的挑战。其中，可调整、简便的合成路线备受关注。如何设计具有综合特性的产品也是未来发展的方向之一。例如，耐高温是一个重要因素，因为受保护设备（如飞机）的外表面热平衡温度，飞行时高度很高，普通涂层无法提供隐身性。此外，飞机、舰船等军事装备通常在浓烟、潮湿、气候恶劣的环境下工作，容易产生腐蚀缺陷。因此，耐蚀性对于提高军事装备的质量和可靠性具有重要意义。为适应环境变化，开发智能隐身材料势在必行。传统的伪装防护技术是静态的，缺乏环境适应性。智能隐身材料具有感知、信息处理、自主指挥和对环境信号作出最佳反应的功能。因此，如何设计能够主动适应环境的智能隐身材料是伪装隐身技术进一步提高军事目标在复杂战场环境中的生存和突防能力的重要发展趋势。

近期,德国LEICA仪器公司在南京举办了高新光学产品-三维超景深显微镜DVM系列发布会。会议展示了德国徕卡一系列高新光学产品,包括DVM三维超景深显微镜,DCM-3D纳米级共聚焦显微镜等。　　上海宝钢技术中心,南京大学,东南大学,南京航空航天大学,南京理工大学,电子55所,电子43所,南京华德,等用户参加了该会议,并带来许多微米纳米制造,MEMS,IC,微加工,精密机械产品进行了检测。　　如对该产品有兴趣,请联系:　　夏先生 13641986646,021-65415019　　leicash@139.com

上海江文国际贸易有限公司公司引进德国技术和组件，结合自主研发的三维超景深显微镜软件，推出三维超景深显微镜升级方案UMS300-3D,可将几乎所有类型的光学显微镜升级为三维超景深显微镜。UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案是超景深三维显微镜的最新一代产品。UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案三维引进德国进口高性能三维超景深显微镜组件和技术，结合本公司的三维超景深软件，可将显微镜的景深提高几百倍，UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案可获得样品的三维形貌，可进行三维重构和测量。UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案是三维光学数码显微镜的最新代表。UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案可以将现有的显微镜，升级为三维超景深显微镜，可获得样品的三维形貌，并可进行三维重构和测量，可应用于半导体、微纳米器件、机械制造、材料研究等领域的实验研究；如微芯片三维形貌分析，刻蚀试样三维形貌，封装材料，二元光学器件数据分析，机械、光学、镀膜、热处理等表面精确测量、材料显微压痕的三维测量分析、磨损表面质量评定、薄膜厚度测量、材料断口分析、金属材料和复合材料、生物材料研究等。UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案可以将现有的显微镜，升级为三维超景深显微镜，满足材料表面形貌的观察，平面或三维测量，可以用于材料实验室或生产现场观测；用于金属材料断口、裂纹，磨损，腐蚀情况的三维超景深金观测, 青铜器， 陶瓷，织物，木材，纤维，古字画，壁画等方面的研究.。UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案可以将现有的显微镜，升级为三维超景深显微镜，可大大降低样品制样的要求，多数样品无须制样即可以获得三维超景深的三维观察，三维拍照，三维分析效果。对于颗粒赝品的三维超景深显微图像的颗粒三维分析，粉末三维超景深图像和三维分析都可以获得良好的三维超景深显微镜效果。UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案还可以大大降低客户购买三维超景深显微镜的成本，使用UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案的成本，大约为新购买进口三维超景深显微镜成本的10%。UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案还具备以下强大的显微测量功能：1、 组织成分分析、相含量测量自动识别组织成分、自动测量相含量、最后得出分析报告。常用于岩石、金相、孔隙分析、夹杂分析等。例如：成分分析，根据相含量的分布，给出三角统计图形，根据三角形分布判别种类。2、 全自动颗粒分析与统计提供功能强大的颗粒分析、统计工具。自动识别颗粒、自动测量颗粒面积、粒度、圆度、最大卡规直径、形态特征等大量参数。按照参数进行分类统计，给出统计柱状图和报告。3、 强大的辅助探测工具提供强大的颗粒探测工具（包括魔术棒和颜色吸管），方便用户进行手动识别颗粒，观察局部特征颗粒等应用。 能根据外形、颜色等特征，识别测量颗粒与组织。

p style="text-indent: 2em "随着军事高技术的迅猛发展，世界各国防御体系的探测、跟踪、攻击能力越来越强，陆、海、空各兵种地面军事目标的生存能力以及武器系统的突防能力日益受到严重威胁。为了提高国防体系中地面军事目标的生存力与武器系统的突防和纵深打击能力，发展和应用隐身技术成为国防体系发展的重要方向。而隐身材料又是隐身技术最重要的环节。因而国内外近年来掀起了隐身材料的研究热潮。 目前己在使用和尚在研制的新型隐身材料有：宽频带吸波剂、高分子隐身材料、 手征隐身材料、纳米隐身材料等。而近年来关于纳米材料具有高的电磁波吸收系数越来越多的报道，引起了军事科技人员极大的兴趣。/pp style="text-align: center " img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/0c54b75f-dafd-463e-812a-345c9518e969.jpg" title="1.jpg"/ /pp style="text-align: center "span style="font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) "图一 新型隐身材料应用于军属领域/span/pp style="text-indent: 2em "纳米氧化锌也是纳米隐身材料中的研究热点之一。纳米氧化锌是一种非常有发展前途的新型军用雷达波吸收剂，具有轻质、厚度薄、颜色浅、吸波能力强等优点。/pp style="text-indent: 2em "一、纳米氧化锌的制备方法/pp style="text-indent: 2em "纳米氧化锌的化学制备方法种类繁多，新工艺层出不穷，如液体-固体-溶液相转移与分离法，但研究较多的主要有沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热（溶剂热）法等。/pp style="text-indent: 2em "1、沉淀法/pp style="text-indent: 2em "沉淀法一般分为直接沉淀法与均匀沉淀法。直接沉淀法是在可溶性锌盐溶液中加入沉淀剂制得氧化锌前驱体，将其洗净后在一定温度下热分解得纳米氧化锌。常见的沉淀剂为氨水、碳酸氢铵等。而前驱物为Zn(OH)2、Zn2(OH)2CO3等 。/pp style="text-indent: 2em "2、溶胶-凝胶法/pp style="text-indent: 2em "溶胶凝胶法是制备超微颗粒的一种湿化学法。其基本原理是将金属无机盐或 金属醇盐溶于溶剂中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或与醇反应，反应生成物经聚集后，一般生成纳米级粒子并形成溶胶。/pp style="text-indent: 2em "3、微乳液法/pp style="text-indent: 2em "两种互不相溶液体在表面活性剂作用下形成的热力学稳定的、各向同性、外 观透明或半透明、粒径在1-100 nm的分散体系则称为微乳液。微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂、油和水组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系。/pp style="text-indent: 2em "4、水热（溶剂热）法/pp style="text-indent: 2em "水热合成法是液相中制备超微颗粒的一种新方法。一般是在100-150oC温度 下和高气压环境下实现从原子、分子级的微粒构筑和晶体生长。溶剂为水称水热法，为其它溶剂如乙醇、异丙醇等时称溶剂热法。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/72a45ed5-3a7f-4aab-ac13-26fff845a89a.jpg" title="2.jpg"//pp/pp style="text-align: center "span style="font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) "图二 纳米氧化锌的SEM图/span/pp style="text-indent: 2em "二、纳米氧化锌作为隐身材料的基本原理及应用/pp style="text-indent: 2em "隐身材料是用于降低军事目标可探测性的材料。材料隐身的基本原理是降低 目标自身发出的或反射外来的信号强度；或减少目标与环境的信号反差，使其低 于探测器的门槛值；或使目标与环境反差规律混乱，造成目标几何形状识别上的困难。目前雷达在各种探测器中仍占主导地位，因此雷达波隐身材料是隐身技术 中最主要和发展最快的隐身材料。雷达波隐身材料的基本性能要求是吸收雷达 波，因而这种材料又称为雷达吸波材料。/pp style="text-indent: 2em "雷达吸波材料是通过吸收衰减入射的能量以减少反射能量，降低军事目标 可探测性。吸波原理通常是以下3类：一是雷达波作用于材料时，材料吸收雷达波的能量，并通过产生电导损耗、高频介质损耗、磁滞损耗等，使电磁能转化为热能散发掉；二是使雷达波在材料表面的反射波能量分散到目标表面的各个部 分，减少雷达接收天线方向上散射的电磁能；三是使雷达波在材料表面的反射波与进入材料后在材料底层的反射波叠加产生干涉相消。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/7bdaafeb-819d-4b2c-9e93-7c6be4801a38.jpg" title="3.jpg"//pp/pp style="text-align: center "span style="font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) "图三 波与物质作用示意图/span/pp style="text-indent: 2em "氧化锌是一种直接带隙的多功能宽禁带新型无机半导体材料。在室温下禁带 宽度为3.37 eV，激子束缚能高达60 MeV，具有良好压电特性，在紫外光发射材料、透明导电、场发射显示器件、太阳能电池与气体传感器、紫外半导体光电器件材料方面有着广泛应用。近年来人们发现氧化锌是不错的吸波材料，引起了人们极大的兴趣。/pp style="text-indent: 2em "纳米氧化锌是一种新型多功能的无机材料，在声、磁、光、电等方面具有很多优异性能，并且现在工业化生产各种形状的纳米氧化锌已得以实现，因此，随着研究的日益深入，纳米氧化锌将可能成为一类多功能复合型吸波隐身材料。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/d0ebb66e-64b9-4619-8e93-c88086741f42.jpg" title="4.jpg"//pp/pp style="text-align: center "span style="font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) "图四 纳米氧化锌应用于隐身材料/span/p

隐身技术航空科技重点实验室揭牌　　日前，隐身技术航空科技重点实验室在中航工业沈阳所通过中航工业评审验收并揭牌。该实验室成为中航工业依照国家重点实验室标准在隐身技术专业领域建立的第一个航空科技重点实验室。　　隐身技术航空科技重点实验室聘请国内20多位资深专家组成学术委员会，不断强化实验室的学术水平和研究能力，积极开展对外交流合作，将全力打造为隐身设计/测试行业领域内具有国际先进、国内领先水平的开放式研究平台，国内一流的研究基地和学术中心。　　一直以来，沈阳所始终瞄准航空科技和国家航空隐身装备发展的前沿需求，围绕航空隐身技术的战略发展目标和武器装备的隐身技术发展趋势，加强科研环境建设，依托强大的科研实力，不断展开关键技术研究，使我国航空装备隐身特性及生存力研究实力大幅提升。

2024年7月9日，由中国材料研究学会主办、欧洲材料研究学会联合主办、广东工业大学协办的中国材料大会2024暨第二届世界材料大会在广州白云国际会议中心盛大开幕。本届大会是在加快推进高水平科技自立自强大背景下举办的新材料领域跨学科、跨领域、跨行业的学术交流大会，是中国新材料界学术水平高、涉及领域广、前沿动态新的品牌大会。借此盛会，仪器信息网采访了深圳升华三维科技有限公司（以下简称“升华三维”）联合创始人刘业。采访中，刘总详细阐述了升华三维在3D打印技术的材料研发、设备开发等方面做出的努力，并介绍了相应产品的应用现状和发展趋势，及公司在3D打印领域的发展规划等。仪器信息网：本次是贵公司第几次参加中国材料大会？参会感受如何？刘业：这次是我们公司参加的第四届中国材料大会。很幸运的是，从19年开始，升华三维就在材料大会上展出粉末挤出3D打印的产品。整体而言，我感觉中国材料大会的规模持续扩大，人流量越来越多。据说，本届大会的总参与人数已攀升至25,000余人，代表了中国新材料的发展，也打通了产学研的发展链条。仪器信息网：本次贵公司带来了哪些解决方案或新品？主要针对哪些市场？解决了用户的哪些痛点？刘业：升华三维主要是从事粉末挤出3D打印技术方法，在国内应该也是领航者和开创者，这是结合了3D打印和粉末冶金的新技术方法。3D打印解决成型的问题，再利用成熟的粉末冶金工艺实现脱脂烧结，从而获得产品性能，能够为客户带来不一样的增材制造方式。在此次展会现场，展出了一台粉末挤出3D打印设备，该设备采用PEP技术——Powder Extrusion Printing粉末挤出打印技术。该技术最大的价值就是打印机已经不需要高能的激光器了，成本已经从百万级别降低到几十万。另外材料的种类更多，金属、陶瓷等都可以成为原材料。而且对粉体的要求会比较低，对粒形和粒径没有特别严格的要求。PEP工艺和粉末冶金工艺有非常高的契合度。 仪器信息网：贵司相关产品的主要热点应用领域有哪些？采取了哪些产品研发计划或市场计划？刘业：主要是做装备开发——自主研发的打印机；材料开发——经过多年的发展，在难熔金属（如钨合金、钨钼钽铌等）、成型难度较大的材料（碳化硅、氮化硅、氧化物陶瓷等）等方面提出了许多解决方案。打通了从材料开发、装备开发、工艺开发到性能开发的整条产业链，主要面向科研、教育、核工业、航空航天、新能源等领域。未来希望为客户的新产品研发或异型产品的制造、低成本制造，提供新型的解决方案。仪器信息网：谈谈相关技术或产品未来的发展趋势？未来贵司将有哪些新产品和新技术发展计划？刘业：未来3D打印肯定是作为一种制造手段，会从航空航天、国防领域更多得向工业企业或消费级的领域去延伸。第二个发展趋势是材料的种类会越来越多，金属也好，陶瓷也好，我相信种类会更加的宽泛。第三个就是制造的成本也在逐渐降低，无论是选区激光熔化还是电子束的制造方式，未来的生产成本会进一步降低。我们公司也针对上述发展趋势展开了相应的研发工作，像这次推出的梯度打印设备，就是实现双材料的梯度打印成型，如钨铜打印，通过钨和铜两种材料连续渐变、交替渐变的过程，通过打印机可以直接打印。第二也会开发更多的材料，如钨合金，我们公司在钨合金的性能和特殊结构的制造方面，也得到了一些客户的认可。另外在陶瓷领域（如碳化硅、氮化硅等）也展开了相应的研究。最终还是希望面向能够批量化的生产、制备的应用场景。从打印的效率来说，我们公司也在开发新一代更高效的打印技术。在下半年会推出金属丝材，可以匹配目前市面上消费级的、大概几千块钱一台的FDM打印机。我们可以想像，未来可以实现10台、100台、1000台的打印机，再配套粉末冶金成熟的脱脂烧结工艺，就可以急剧降低3D打印的成本，尤其是金属和陶瓷的应用领域。毕竟成本和效率一直是升华三维追求的两个方向。仪器信息网：贵司在过去一年中，业绩表现如何？接下来有哪些战略规划或市场规划？刘业：在过去的一年里，我们公司始终保持着对市场的坚定信心，实现了整体业绩的有效增长。今年上半年，再次稳固了增长态势，增长率超过30%。下半年，升华三维会针对材料、装备及技术的开发，推出一系列新的产品型号，我相信下半年会有更好的表现。

3月31日，先临三维2022春季新品发布会成功举办，本次发布会以“扫描扩界，精彩可见”为主题，发布两款产品：→ 面向工业级用户的天远品牌FreeScan UE Pro多功能激光手持三维扫描仪→ 面向专业级用户的全新系列Transcan C可变分辨率彩色3D扫描仪高精度三维扫描体验再升级！先临三维持续以精益求精的态度和不断迭代升级的活力，和用户一起在3D数字化时代浪潮中携手并行，一往向前。 “精”——计量水平，精益求精工业级设备，为您提供可靠的工业测量结果 工业级产品新成员—— 天远FreeScan UE Pro多功能激光手持三维扫描仪 FreeScan UE Pro作为天远FreeScan UE系列的新成员，在保持FreeScan UE高精度、稳定的重复性精度以及轻量化设计的同时， → 其独特优势在于：三种扫描模式1.高速扫描，26条交叉激光线，210万点/秒的扫描速度，快速获取样件的整体数据；2.精细扫描，5条平行激光线，加上高分辨率相机，完整抓取工件细小特征；3.深孔扫描，1条单线激光线，获取深孔数据，获取深度达深孔直径的3倍左右。 内置双目摄影测量系统无需布置编码点，快速锁定大场景目标框架空间位置，实现大体积物体三维扫描全局精度控制。- 高速扫描 -- 扫描细节数据 -- 深孔扫描 -- 路亚艇(长6.38米，宽2.46米)三维扫描数据 -由此，FreeScan UE Pro实现了一扫俱全，小大由之，小到空气开关外壳装配孔，大到飞机，均可帮助客户快速获取准确、完整的高精度三维数据，为用户提供可适用于不同尺寸扫描场景的应用方案。 “在工业级三维扫描应用中，我们拥有天远FreeScan系列、OKIO系列等高精度三维扫描仪以及DigiMetric摄影测量系统，能够为客户提供针对不同应用需求的三维扫描技术支持。同时，我们发现，在一些应用场景中，客户需要将这些功能融合于一台设备，来高效地完成作业，基于此，我们研发了FreeScan UE Pro，支持多功能使用 。同时在设计中，我们采用的是双目摄影测量的方式，无需编码点，减少了客户的准备时间，帮助客户提高工作效率，享受良好的应用体验。”——FreeScan UE Pro研发经理 李经理 “彩”——彩色纹理，须眉毕现专业级设备，为您准确还原彩色三维数据 专业级产品新成员—— Transcan C可变分辨率彩色3D扫描仪 Transcan C是由先临三维基于高精度3D数字化技术研发的一款主打“可变分辨率”的彩色3D扫描仪。高品质彩色三维数据，可用于产品设计、虚拟展示、数据存档等多个应用领域。 → 其独特优势在于：1200万像素彩色专业相机，高度还原物体色彩纹理信息可调节扫描范围，灵活切换扫描范围，匹配不同物体扫描需求可变混合分辨率，高中低三种模式自由选择,重现物体精致细节“2021年是‘元宇宙’元年，这也预示着下一阶段互联网将走向3D图形化，但想要拥有极高的沉浸式体验，就需要构建一个无限逼近现实世界的虚拟场景。专业级的三维扫描作为这一应用的底层技术，也需要不断升级，以获取更好的实物彩色三维数据。基于此，先临三维研发Transcan C，拥有1200万像素彩色专业相机，能够帮助用户获取更好的色彩纹理信息。在研发过程中，研发人员为了提升设备的易用性，设计了多范围自由切换和可变混合分辨率，帮助客户能够更加灵活、高效地应用。”——Transcan C产品经理 何经理 先临三维专注3D数字化技术10余年，致力于高精度3D数字化技术的普及化应用。不管是工业级还是专业级设备，先临三维不断丰富自身产品线的同时，始终将“为用户创造价值“放在首位。这两款产品，是先临三维基于客户实际使用需求设计研发，满足了不同领域用户对于三维扫描仪功能特征以及应用场景的多样化需求。FreeScan UE Pro 预约通道Transcan C 预约通道扫描扩界，精彩可见。先临三维也将持续升级设备，完善产品线，以稳定高性能的设备+全球本地化服务+细分领域的深入推广，让更多的客户能够更好地使用高精度3D数字化技术！

2023年3月29日，先临三维举办新品全球发布会，正式发布FreeScan Combo计量级双光源手持三维扫描仪。这一产品的发布，将进一步推进先临三维在工业测量领域的高精度三维视觉技术普及之路。创新、传承，FreeScan Combo在延续天远FreeScan系列三维扫描仪优势的基础上，再次进行创新，通过双光源的组合，进一步扩大了单款三维扫描仪的适用领域，给予用户更好的三维扫描体验。创新——一机多能，适用于更多扫描场景“蓝色激光+VCSEL”两种光源焕新组合，打造四种扫描模式，适用更多扫描场景。高速扫描模式：26线交叉蓝色激光，配合优化软件算法，快速获取样件完整数据；深孔扫描模式：1条单线蓝色激光，深孔扫描应对自如；精细扫描模式：7线平行蓝色激光，准确还原细微特征；无光扫描模式：采用VCSEL光源，扫描过程无可见光，人眼安全舒适，同时，在几何特征丰富的情况下，无需贴点即可高效获取工件三维数据。基于上述优势，FreeScan Combo计量级双光源手持三维扫描仪的适用范围更加广泛，用户可以通过实际扫描场景灵活选择扫描模式，高效获取完整三维数据。FreeScan Combo是FreeScan系列中身形最小的三维扫描仪，特别是在面对一些狭小空间时，灵活轻便，能够良好工作。同时，FreeScan Combo的镜头夹角进行了优化，在面对一些窄缝和深孔时，可以更加高效地获取完整数据。传承——延续优势，打造舒畅扫描体验FreeScan Combo作为天远FreeScan系列新成员，完美传承FreeScan系列“精益求精”、扫描高效、流畅等基因。精确入微，计量之选FreeScan Combo延续了FreeScan系列三维扫描仪的高精度优势，具有高精准度和高精密度（多次测量结果一致性高），精度高达0.02mm，精细模式下高达0.01mm。高速扫描，一气呵成FreeScan Combo高速扫描模式下26线蓝色激光同时工作，配合优化软件算法，扫描过程快速流畅。材质适应广泛，软件支持完整FreeScan Combo无惧黑色、高反光表面材质，减少喷粉预处理环节，缩短作业流程。此外，控制软件支持在线更新，扫描数据也可以一键导入主流三维检测和设计软件，贯通后续环节，大幅提升工作效率。“先临天远在工业计量领域已经沉淀了20年。我们始终怀揣求精务实之心，历经20年的深耕细琢，不断突破高精度三维扫描仪的应用边界。先临天远打造的是“全而精”的产品线，可以根据用户的不同应用需求提供最合适的设备。同时，考虑到有些用户具有多种扫描应用需求，我们也是在不断强化单款设备的功能，希望让这部分用户能够用一台设备就满足其不同的扫描需求，去年发布的FreeScan UE Pro多功能激光手持三维扫描仪，一扫俱全，小大由之，就是为用户提供了一种可适用于不同尺寸扫描场景的应用方案。那么FreeScan Combo的设计也是延续这一思路，通过双光源的组合，我们相信FreeScan Combo一定会为用户带来更精彩的扫描体验。”——先临三维3D数字化事业部产品经理创新、传承，先临三维也将持续“做专技术，做精产品，做好服务”，保持对“精度”的执着追求，以科技创新为驱动引擎，致力于使测量更精准、评估更科学、应用更智能、操作更便捷，为用户提供更加便捷易用的高精度三维视觉产品，为制造企业等提供强大的高精度三维视觉技术支撑，助力更多行业完成数“智”化升级。

FreeScan Trio三目激光手持三维扫描仪为先临三维自主研发的又一款跨时代创新产品，是先临天远FreeScan系列的旗舰机型。FreeScan Trio采用公司原创的智能自定位技术，可实现不贴点激光扫描；同时配置了高分辨率的三目视角和132束激光线以及五种测量模式（高效/标准/精细/深孔扫描模式，摄影测量）。智能自定位技术，无需贴点高效模式下，采用原创自定位技术，通过98线密集激光阵列配合三目视角，省去粘贴和去除标志点的冗长辅助工作，且无需光学跟踪，大幅提升工作效率，高性能激光光源无惧黑色、高亮材质。高精度，保障准确测量标准模式下，专注于获取高精度的测量结果，精度最高可达0.02mm（精细模式下0.01mm）。快速扫描，打造流畅体验结合2,510,000点/秒的扫描速度和650mm×580mm大幅面，以及优化软件算法，打造快速流畅扫描体验。高分辨率，完整还原细节精细模式下，最小点距可达0.01mm，配合500万像素工业相机，完整获取细微特征。深孔扫描，应对狭窄区域深孔模式下，具有更小镜头夹角，能够有效减少视觉盲区，提升数据获取完整度。摄影测量，全局精度控制全新升级三目摄影测量，无需编码点，高效控制大尺寸物体三维扫描的全局精度，此测量模式下体积精度高达0.02mm+0.015 mm/m。

7月30日，青海大学公开招标购买1套双光子三维光刻机，预算500万元。　　项目编号：青海鑫融公招(货物)2021-27　　项目名称：青海大学大型科研仪器购置补贴专项(双光子三维光刻机)　　预算金额(元)：5000000　　采购需求：　　数量: 1台　　预算金额(元): 5000000　　简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：/　　备注：　　合同履约期限：详见招标文件　　本项目(否)接受联合体投标。　　开标时间：2021年08月23日 09:002021-27公招（货物）法务已审.doc

英国《自然》杂志发表中美物理学家联合研究的最新成果：在具有二维层状晶体结构的铁基超导体中发现超导态的“各向同性”。这是首次在二维层状的超导材料中报道三维的超导特性。该工作由浙江大学物理系长江特聘教授袁辉球利用美国洛斯阿拉莫斯国家实验室强磁场设备完成实验，铁基超导材料样品由中科院物理所王楠林小组提供，浙江大学物理系为论文第一作者单位。　　高温超导形成机理是国际公认的一大挑战，科学家寄希望于寻找铜氧化合物超导材料以外的新型高温超导材料，进一步探索其形成机理。袁辉球在铁基超导材料发现后不久就开始关注这类新型超导材料的奇特物性。他通过采用脉冲强磁场等极端实验条件，极大地延伸了铁基超导材料的温度—磁场相图的研究范围，并发现了令人惊异的现象：铁基超导材料(Ba,K)Fe2As2在低温的上临界磁场几乎与外加磁场的方向无关，具有“各向同性”的特征。这是首次在二维层状的超导体中发现了超导态的各向同性，为揭示铁基超导材料的形成机理提供了重要的物理信息。铁基超导材料的这种奇特的超导特性是由其独特的电子结构所决定的。　　袁辉球认为，这类铁基超导材料虽具有二维层状的晶体结构，但其电子结构可能更接近于三维，因此，维度的降低并不一定是形成高温超导的必备条件。此外，铁基超导材料也表现出许多与重费米子材料相类似的性质，特别是在磁与超导的相互作用方面，他还推测，铁基超导材料可能是连接低温的重费米子超导与高温铜氧化合物超导的一个重要桥梁。　　《自然》杂志评审专家认为，这是超导研究领域一项非常独特而重要的发现，将对研究铁基高温超导形成机理具有重要意义。

table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0"tbodytrtd width="89"p style="line-height: 1.75em "成果名称/p/tdtd width="532" colspan="3" style="word-break: break-all "p style="text-align: center line-height: 1.75em "strong微纳级半导体光/电特性三维检测仪 /strong/p/td/trtrtd width="97"p style="line-height: 1.75em "单位名称/p/tdtd width="532" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "高动态导航技术北京市重点实验室/p/td/trtrtd width="97"p style="line-height: 1.75em "联系人/p/tdtd width="164"p style="line-height: 1.75em "付国栋/p/tdtd width="161"p style="line-height: 1.75em "联系邮箱/p/tdtd width="187"p style="line-height: 1.75em "fuguodd@163.com/p/td/trtrtd width="97"p style="line-height: 1.75em "成果成熟度/p/tdtd width="529" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "□正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 √可以量产/p/td/trtrtd width="97"p style="line-height: 1.75em "合作方式/p/tdtd width="529" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "√技术转让 √技术入股 √合作开发 □其他/p/td/trtrtd width="648" colspan="4" style="word-break: break-all "p style="line-height: 1.75em "strong成果简介： /strong/pp style="text-align:center"span style="line-height: 1.75em " /spanstrongimg src="http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/14804d5d-d9d4-4206-bde5-fb75196465c9.jpg" title="1.jpg"//strong/pp style="line-height: 1.75em " 半导体光电探测器晶圆向大直径、高密度发展，检测要求呈多样化趋势，迫切需求大行程（≥300mm）、高定位精度（0.5μm）、能够提供高/低温、光/暗等环境的光/电特性检测仪器。针对上述需求，突破高精度直驱控制、微弱信号提取及处理、低温无霜测试控制、单光子信号源等关键技术，形成大行程、高精度半导体光/电特性检测仪及三维平台精准定位技术，在大面阵、高精度定位，长时高可靠控制，微纳级信号检测与处理，高精度低温无霜测试等方面达到国际先进水平。主要性能指标：（1）轴系：XYZR四轴（2）行程：300mm；（3）位移精度：1μm（4）温度范围：-60℃～200℃。成果已在核高基项目中获得应用。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4" style="word-break: break-all "p style="line-height: 1.75em "strong应用前景： /strongbr/ 成果主要用于半导体晶圆设计和生产过程中的IV/CV/脉冲、暗电流、暗计数、单光子探测效率、温度特性、噪声等效功率测试及数据采集、分析。 br/ 成果适用于开展半导体晶圆及芯片设计、生产的高校、科研院所及企业。 br/ 预计国内市场年需求量在1800～2000台，市场规模约30亿元。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4" style="word-break: break-all "p style="line-height: 1.75em "strong知识产权及项目获奖情况： /strongbr/ 具有核心技术，受理发明专利2项： br/ （1）专利名称：一种三维多曲面融合敏感结构微纳振幅电容检测系统（申请号：CN201410512345.5）； br/ （2）专利名称：一种基于模糊控制的小型数字舵机系统（申请号：CN201410233762.6）。/p/td/tr/tbody/tablepbr//p

近日，山西大学激光光谱研究所陈旭远教授和王梅教授等人在《ACS Applied Materials & Interfaces》上发表文章《Vertical Graphene Canal Mesh for Strain Sensing with a Supereminent Resolution》，报导了一种基于三维竖直石墨烯(Vertical Graphene, VG)的超低检测限应变传感器。 　　微应变传感器的发展为微型机器人、智能人机交互、健康监测和医疗康复等众多领域提供了广阔的前景。高分辨率的柔性应变传感器可广泛应用于多种柔性可穿戴电子设备中，有助于提升设备探测灵敏度并保证亲肤性。目前，已有诸多活性材料在柔性传感器中展示了良好的应用效果，如碳纳米管、银纳米线、MXene等。但是具有极高分辨率的柔性应变传感器仍然是应变传感器研究中的一项挑战。 　　作者通过设计三维石墨烯微观和宏观结构制作了网状结构的应变传感器(VGCM)，使其在0-4%的总应变范围内实现了低至0.1‰的应变精确响应，获得了极高的分辨率。同时通过实验验证及理论模拟揭示了VG在应变过程中微裂纹的演化规律和电阻变化机理。 图1 基于VGCM的应变传感器制备过程及VGCM的SEM图像 　　此工作以铜网为模板，利用等离子化学增强气相沉积法在铜网上生长了VG。利用化学刻蚀去除铜网后获得中空网状VGCM结构。这种网状结构使得拉伸应力集中，增强了应变过程中的电阻变化，实现了对低至0.1‰的微小应变的高分辨响应。 图2 拉伸过程中的应力分布示意图 　　有限元模拟展示了VGCM在拉伸过程中的应力分布。结果显示VGCM的中空管道结构使得应力集中分布在管状VGCM的顶端和底部。同时，三维石墨烯竖直结构也会导致应力在竖直结构之间形成集中。 图3 VGCM传感器传感原理图；VGCM应变中的SEM图像；VG和2D石墨烯应力分布模拟图 　　进一步通过实验验证了在拉伸情况下，应力集中产生裂纹且主要分布在中空管道顶端和底部。裂纹的产生加速了电阻的增加，从而提高了VGCM的灵敏度和分辨率，与模拟结果完全吻合。VGCM传感器利用了三维石墨烯的微观结构和网状的宏观结构的协同作用，使得应力集中，增大了电阻在拉伸过程中的变化，赋予了VGCM传感器卓越的分辨率和良好的应用前景。

热红外隐身材料可通过降低表面红外发射率或温度，实现目标物体的红外隐身功能。然而，随着红外探测仪器的精准度不断提高，对红外隐身材料的要求也越来越高，通过降低红外发射率或表面温度的单一调控方式已无法满足高温物体的红外隐身需求。近日，北京化工大学材料学院汪晓东教授团队报道了一种基于MXene膜、交联聚酰亚胺气凝胶及其与赤藓糖醇复合的三明治结构功能复合材料，将低发射率、热温调控、隔热相结合，实现了高温目标物体的长效红外隐身。该研究成果以“Long-Term Infrared Stealth by Sandwich-Like Phase-Change Composites at Elevated Temperatures via Synergistic Emissivity and Thermal Regulation”为题发表在国际学术期刊《Advanced Functional Materials》。该论文的第一作者为北京化工大学材料学院硕士生敬建伟，通讯作者为刘欢副教授和汪晓东教授。该课题得到了中央高校基本科研基金和国家自然科学基金的资助。在此三明治结构复合体系中，最下层为各向异性聚酰亚胺气凝胶层，其特殊的层状堆叠结构和极低的热导率，可隔绝高温物体大部分热量的传输；中间层为气凝胶相变复合材料层，利用赤藓糖醇的高显热和潜热吸收，保证复合体系的动态温度调节能力；最上层为MXene膜，其在3~5 μm和8~14 μm两个大气窗口波长范围内的平均发射率分别仅为0.315和0.253，为体系表面提供了极低的红外发射率。图1 三明治结构复合材料示意图及MXene膜的制备流程与性能最下层的聚酰亚胺复合气凝胶为多层状堆叠的微观结构，有利于平行通道方向上的热量传递，阻碍垂直于通道方向的传热（导热率低于43.5 mWm-1K-1），进而提升隔热效果。气凝胶高的孔隙率（大于88%）和耐高温稳定性（热分解温度高于500 ℃），为其在高温隔热领域的长期应用提供了保障。图2 聚酰亚胺气凝胶的基本特性中间层的聚酰亚胺气凝胶/赤藓糖醇相变复合材料的过冷度大，且具有较高的熔融焓（315 J/g以上），能够在高温下吸收大量热量，在极低温度下予以释放。相变复合复合材料高过冷和高焓值的特性恰好与高温热伪装应用相契合。热红外成像结果显示，低发射率有助于高温物体表面保持稳定的低热辐射温度；气凝胶阻碍了热量向外扩散与传递；相变复合材料有效减缓了表面温度的快速升高。图3 聚酰亚胺气凝胶相变复合材料的基本特性及红外隐身性能三明治结构复合材料在250、300、350、400和450 ℃的热台上加热2.5小时，其表面的红外探测温度仅为38.6、43.2、49.7、53.7和66.1 ℃，显著降低了高温目标的热辐射温度。此外，MXene膜在X-波段的总电磁屏蔽效能为65.58 dB，约72.3% 的入射电磁波通过MXene膜时被衰减，赋予三明治结构复合材料优异的电磁干扰屏蔽性能。此项研究为实现高温目标物的长效红外隐身提供了一种有效的途径。图4 三明治结构复合材料的高温红外隐身及电磁屏蔽性能原文链接：https://doi.org/10.100 2 /adfm.202309269

近日，先临三维旗下品牌先临天远（专注于工业计量），重磅发布了一款集三目视觉、132线蓝色激光于一体的计量级3D扫描仪——FreeScan Trio三目激光手持三维扫描仪。新品采用自主研发的智能自定位技术，助力激光扫描正式进入无需粘贴标志点的全新时代。 FreeScan Trio提供98+26+7+1激光线组合，并配置3个500万像素高分辨率高性能工业相机。三目视觉与密集激光阵列两大硬件的升级，配合优化的软件算法，共同支撑起智能自定位技术。这让FreeScan Trio在高效模式下，无需借助外部定位装置，无需粘贴标志点，即可实现激光扫描，从而带来突破性的工作效率提升。 先临三维计量级产品技术主管俞百春表示，FreeScan Trio在高效模式下无需借助外部定位装置，不仅省去了繁琐的标志点粘贴步骤，还不需要光学跟踪、反向定位等系统的辅助。这一优势在处理大型工件时尤为明显。例如，对于整车车身的扫描而言，当传统的激光扫描仪还未完成标志点粘贴的预处理工作时，FreeScan Trio已经完整获取了车身数据。 值得一提的是，FreeScan Trio以其独特的三目视角结构为亮点，在行业中独树一帜。设备采用三个500万像素的工业相机进行摄影测量，无需编码点，即可轻松准确地确定三维空间位置。此外，三目视角的排列组合带来了更小的镜头夹角，大幅减少在扫描深孔和狭窄区域时可能出现的视觉盲区，从而提升了数据获取的完整性。 与此同时，FreeScan Trio作为FreeScan系列的旗舰产品，延续了该系列一贯“精益求精和突破创新”的产品基因，共打造“高效扫描/标准扫描/精细扫描/深孔扫描/摄影测量”五种测量模式，进一步拓宽了产品的适用范围。 就精度而言，FreeScan Trio保持了高精准度和高精密度（重复性精度稳定）的卓越性能。标准模式下，最高精度可达0.02mm，而在精细模式下更进一步提升至0.01mm。 作为一款突破性新品，先临天远FreeScan Trio注定成为工业制造新一轮生产力加速的助推器，通过精准测量助力精密制造，以高效率三维测量持续推动航空航天、汽车工业、重工机械、电子电器等行业高质量发展。 多年来，先临三维在高精度3D视觉领域持续深耕、不断创新。未来，先临三维将继续向集成化、模块化、智能化、无线传输、云端计算等方向持续技术创新，不断突破高精度3D视觉技术的应用边界，为更多领域的转型升级提速。

新品全球首发！思看科技NimbleTrack灵动式三维扫描系统！2024年4月9日，思看科技（SCANTECH） 正式发布NimbleTrack灵动式三维扫描系统。NimbleTrack集全无线、不贴点、双边缘计算、一体成型架构于一身，精准驾驭中小型场景动态三维测量，领跑工业计量“无线”新时代！灵动式三维扫描系统NimbleTrack，轻巧身型，自在随行，集全无线、多功能等超凡性能于一身，精准驾驭中小型测量场景，成就绝妙之作。其扫描仪和跟踪器深度集成高性能芯片与嵌入式电池模组，实现了全域无线测量和高速稳定的数据传输，开启工业计量智能无线新时代。整套系统巧妙融合了思看科技的自研生态圈，多种功能形态随心变幻，万般场景灵活应对，以极致技术成就极致性能。轻装上阵 即开即扫NimbleTrack超轻型机身，以极致细节重构性能想象，解锁性能美学的超然进化实力。跟踪器仅重2.2kg，身长57cm，恣意穿梭于各类场景，轻装上阵；扫描仪仅重1.3kg，单手掌控游刃有余，轻松完成长时间测量任务。标配一体式便携安全防护箱，兼顾轻型化与紧凑型，容纳万象，灵动出鞘，带上它，即开即扫，尽显轻盈畅快之感。一体成型 稳如堡垒扫描仪采用全新的碳纤维框架一体成型技术，兼备轻量化和高强度性能，在加工工艺上颠覆了传统组装式框架的装配技术，实现了超高结构稳定度和超强温度稳定性，使得一次校准即可长时间内保持良好的精度范围，让每一次扫描都尽在掌控。双内置电池 真正全无线全栈无线三维扫描系统，无线数据传输、零线缆供电，可满足无电、用电不便等应用场景，开启工业计量无线新时代。扫描仪隐藏式电池仓设计，优雅无束缚；跟踪器双循环电池仓设计，供电不间断，无线转站更顺畅。双边缘计算 性能狂飙扫描仪和跟踪器均搭载新一代高性能边缘计算模组，运算效率跃升至全新高度，解锁120 FPS高帧率流畅测量体验，每一帧都行云流水，驾驭自如。扫描时无需外接电源、贴点，与市面上现有的手持式三维扫描仪相比，整体扫描流程大幅简化，复杂场景更显从容，是当之无愧的效率担当。计量基因 精益求精 依托思看科技计量级产品成熟强大的系统架构和自研算法，最高精度可达0.025mm，在标准跟踪范围内，体积精度可达0.064 mm，精准有实力，还原肉眼可见的细微处。万般场景 挥洒自如NimbleTrack三维扫描系统小巧灵动，轻盈穿梭。面对狭小空间或视角遮挡处，扫描仪可无线单独使用，实现最高0.020 mm的高精度扫描。面对大范围测量场景，跟踪器即刻化身远距离红外标记点扫描利器，精准把控全局精度。智能边界检测模块可选配智能边界探测模块，利用高性能灰阶边缘算法，自动采集孔、槽、切边等特征的三维数据，快速获取高精度的尺寸和位置度信息。i-Probe500 跟踪式测量光笔面对隐藏点或基准孔等难以触达之处，可选配便携式测量光笔i-Probe，设备支持有线或无线传输，为精密测量提供全方位的数字化解决方案。多台跟踪器级联支持多台跟踪器级联工作，大幅扩展扫描范围，有效应对大型工件扫描场景。搭载自动化设备 搭载全新定制化三维扫描仪，为自动化解决方案量身定制装夹方式，使其更加适配各类型机器人；360度均匀分布的标记点岛结构，实现全方位精准跟踪，打造高效的自动化批量检测系统。拓展应用生态NimbleTrack是工业级三维扫描领域真正实现全无线测量的产品，凭借智能无线、不贴点、高精度、高便携性等优势，适用于各类应用场景，尤其是尺寸在40mm-2000mm之间的中小型工件，如汽车四门两盖、内饰座椅、压铸件以及新能源电池盒等。在航空飞行器检修和文物数字化等不适宜贴点的情况下，NimbleTrack表现出色。此外，它也非常适合于车间现场，特别是那些无法方便连接电源或电缆的环境，比如野外测量石油管道的腐蚀情况以及高空作业等。关于思看科技 思看科技是面向全球的三维视觉数字化综合解决方案提供商，主营业务为三维视觉数字化产品及系统的研发、生产和销售。公司深耕三维视觉数字化软硬件专业领域多年，产品主要覆盖工业级高精度和专业级高性价比两大差异化赛道，主要产品涵盖便携式3D视觉数字化产品、跟踪式3D视觉数字化产品、工业级自动化3D视觉检测系统和专业级彩色3D视觉数字化产品等。公司产品广泛应用于航空航天、汽车制造、工程机械、交通运输、3C电子、绿色能源等工业应用领域，以及教学科研、3D打印、艺术文博、医疗健康、公安司法、虚拟世界等万物数字化应用领域，致力于提供高精度、高便携和智能化的三维视觉数字化系统解决方案，打造三维视觉数字化民族品牌。

扫描电子显微镜，作为实验室必备工具，其功能如同照相机一样，让我们清晰的观察到材料的微观形貌，放大的尺度可以达到微米级甚至是纳米级别。扫描电子显微镜原理图一 扫描电子显微镜图片（左）和EDX图片（右）扫描电子显微镜的原理是利用电子束轰击样品产生二次电子、背散射电子、特征X射线、阴极荧光等信号，这些信号会被不同功能的探头分别接收，成像得到相对应的图片。比如二次电子信号获得的图片是材料的微观形貌，这个图像是灰度图，如图一（左）。特征X射线的图片则反应了材料的成分表征，但这个图片相比于二次电子形貌图，它是一张彩色图片，如图一（右）。由于扫描显微图片是二维的，是无法直观的获得Z方向的高度值。但样品表面的实际形貌是三维的，或许获得一个三维图像，可以更加准确的得到真实形貌。我们测试一个铝合金的断口，利用Hitachi Map 3D和SU5000的五分割BSE探头的外环四象限，分别获取图片并最终形成一张三维图片，再获取EDX的成分表征结果，两者叠加，可以得到一张彩色的三维形貌成分图，如图二所示。不仅可以在X，Y，Z方向准确的观察样品材料，同时获得三维成分信息分布的情况。图二 3D形貌EDX图片日立多功能自动化热场扫描电子显微镜SU5000，不仅配置有多个高性能探头，还可以对其增加多种扩展附件及软件，如EDS，EBSD，拉伸台，压缩台，加热台，制冷台，冷冻传输，真空转移，纳米操作手等，也可以进行光镜与电镜联用，原子力显微镜联用，拉曼联用， 3view超薄切片等，甚至可以多附件的联合使用，真正实现了一机多能。图三 SU5000及5分割BSE探头公司介绍：日立科学仪器（北京）有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景，始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新，积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。 我们的主要产品包括：各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备，以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户，公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构，直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务，从而协助我们的客户实现其目标，共创美好未来。

乐金涛老师乐金涛，1983年开始在宝钢集团从事金属材料力学性能检测工作，目前还兼任中国仪器仪表学会试验机分会副秘书长、广东省金属学会理化检验专业委员会副主任委员、全国冶金物理测试网力学与试样加工技术委员会副主任委员、全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验分技术委员会顾问、《理化检验-物理分册》副主编、中国国际招标网机电产品评标专家等。近日，仪器信息网有幸采访了乐金涛老师，请他谈一谈国内全自动拉伸试验机技术的发展、挑战与前景。 仪器信息网：请问，为什么要研发全自动拉伸试验机技术？乐金涛老师：三年疫情给智慧制造的发展带来非常有利的机遇，如何让试验室利用先进技术提高自动化检测和抗风险的能力，在特殊情况下也可以稳定、高质量、无人值守的开展检测工作，是业内同行普遍关心问题。为了保证测试结果精准、可重复、可追溯，提高劳动生产率，利用信息化、自动化、智能化等技术建设一个可以实现整个试验过程无人值守、无人干预的钢铁材料力学性能检测全自动试验室，已经成为这个领域的发展方向。 随着工业发展至4.0时代，制造业逐渐步入智能化、数字化时代，对于钢铁材料生产企业，质量检测环节中的材料拉伸试验也向半自动化、全自动化快速发展。全自动电子拉伸试验机（薄板材料）近年来，国内钢铁企业检测系统已经在许多领域实现了全流程的自动化检测。国内一些大型钢铁企业的力学试验室，依靠多套全自动拉伸试验机一天可以轻松地完成1000多件拉伸试样的自动检测。 材料试验机如实现了自动化智能化后，可以实现试验室装备水平的大幅度提升；减少人为因素影响，提高检测精度，确保试验数据准确性；缩短检验周期；提高劳动生产率等。仪器信息网：要建设好一个自动化检测试验室，需具备哪些条件和掌握哪些关键技术？乐金涛老师：要建设好一个自动化力学性能检测试验室，必须要了解试验室的工艺流程、特点，掌握当前拉伸试验机和自动化、智能化等最新技术的发展状况。1. 钢铁企业成品力学性能检验特点和对设备配置的要求1) 检验量大，设备要耐用；2) 产品规格相对集中、检验项目相对简单，设备要专业化配置；3) 检验周期紧，试样来样量不均匀，设备配置要有一定的富余量；4) 对检验的精度要求相对较低，主要判断产品是否合格。2. 建设自动化力学检测试验室的关键技术自动化、智能化建设适合于流水线、重复性等作业，根据钢铁企业试验室的流程和特点，其比较适合开展自动化项目的建设工作。要建设一个成功的自动化力学性能检测试验室，必须包含以下基本的关键技术：1) 通过机械手实现试样自动上、下料功能；2) 样号的自动识别；3) 试样传送系统；4) 全自动试验设备；5) 样品自动收集保存等。仪器信息网：当前，我国全自动拉伸试验机已经发展到了什么程度？乐金涛老师：我国试验机制造业通过近二十年的努力，在钢铁材料力学性能检测中最主要、使用最多的拉伸试验机产量、品种和得到了快速发展，技术水平有了很大的提升。通过验证或比对试验可以证明，我们国内试验机制造行业的一线品牌的试验机制造厂家制造的静态电子试验机、微机控制电液伺服试验机的技术指标已接近或已达到国际同类产品的水平，完全能够满足如ISO6892-1和GB/T 228.1等试验方法标准的要求，虽然还存在不少的问题，但并不是想像中的那么差。国内最早使用全自动拉伸试验机大概是在2005年左右，是国内几个特大型的钢铁企业试验室开始引进的。它们主要是做薄板拉伸试验的采用往复式机械手的小吨位全自动拉伸试验机、做厚板拉伸试验的采用龙门桁架式机械手的大吨位全自动拉伸试验机。记得在那个时候，国内有试验机厂家想仿制，但由于种种原因没有成功。全自动电液伺服拉伸试验机（中、厚板和螺纹钢）2015年以来，根据钢铁企业试验室检验量大、产品规格相对集中、检验项目相对简单、检验周期紧、流水线重复性检验等作业特点，国内部分一线品牌的试验机制造厂家，运用自动化、智能化、信息化等先进技术，开发研制了各种全自动试验机，国内全自动试验机的技术才真正开始发展，大大地推进了钢铁企业智慧试验室的建设工作。其中早期的小吨位往复式机械手全自动拉伸试验机、大吨位龙门桁架式机械手全自动拉伸试验机，到目前采用比较多的多工位六轴机械手全自动拉伸试验机的开发运用，实现了对各种类型全自动试验机的全覆盖。仪器信息网：全自动拉伸试验机主要的工作流程是什么？乐金涛老师：全自动拉伸试验机试验时，试验人员根据自动接收到的试验顺序、试验项目要求等，将经过打标的试样用机械手放入试样架内或通过AGV小车送达指定的位置→机械手根据预先在试验程序上设置好的试样位置抓取试样→进行试样长度测量→进行试样平行部分位置对中测量→试样横截面尺寸测量（可取n次测量数据的最小值或者平均值等）→机械手将试样放置到试验机测试位置，在确保按平行段对中的情况下自动调用预定的试验方法进行试验→试验结束后机械手自动取下断样→自动分拣合格与不合格试样→试验数据自动保存并发送给上位机。全自动拉伸试验机的工作效率一般不低于每小时15件。仪器信息网：全自动拉伸试验机除了主机以外，其配套的主要零部件技术对于整个系统也是非常关键，请举例介绍一下其优点？乐金涛老师：简单介绍一下全自动拉伸试验机中主要的配套零部件视频引伸计在整个系统中的应用。在全自动化拉伸试验系统中常用的变形测量手段是自动化接触式引伸计，但接触式引伸计大多只能测量一组标距变形，使用中常常遇到试样断裂在标距外或是贴近标距的位置，导致测试数据的不准确甚至不可用。1) 视频引伸计采用标准化DIC技术，可非接触实现三维变形测量，在拉伸试验过程中能同时测量多组纵向和横向标距变形。配合全自动拉伸试验系统使用时，可实现同步触发、自动测量、实时以数字信号或模拟信号向试验机传输数据。2) 视频引伸计可自动识别多种标距标识，同时也可对试样进行无标识点自动识别测量，监控试样直至其断裂，可自动测量试样断裂伸长率，大大提高检测效率。3) 自动识别应变分布状态，可以在整个试验过程中自动追踪最大应变产生的实际位置，从而将原始标距L0重新定位在最高应变区域的中心。4) 与接触式引伸计相比，使用视频引伸计避免了试样断在标距外或标距附近时的无效测试，有效提高试样利用率，节省试样成本。5) 带全自动引伸计的电子拉伸试验机的普及，特别是视频引伸计开发运用，加速了应变硬化指数n值和塑性应变比r值等全自动测量技术的发展，根据宝钢湛江钢铁有限公司验证试验的文献介绍：——采用人工、半自动、全自动方法测量的r值不存在显著性差异，其中全自动测量方法测量r值的精度最高；——视频引伸计与机械接触式引伸计测量r值的结果接近，但前者的精度更高。配置视频引伸计的全自动拉伸试验机仪器信息网：据了解，为了满足用户个性化要求，国内也研发了一些有特殊功能的全自动拉伸试验机，请您介绍一下？乐金涛老师：常规的全自动拉伸试验机在一根试验结束后，机械手自动取下断样→自动分拣合格与不合格试样→机械手将断样扔到对应的料框里。但经常会碰到有些重要的、异常的断样需要试验室保留以备查验等情况，传统的模式是试验室人员要等这一批次试验全部完毕后再按编号在留样框里翻找拼接，方式原始繁琐、效率低。现在全自动拉伸试验机断样收集专用料斗的配套设计，机械手可以按需按组收集需要保留的断样，大大方便了样品留存工作。带断料回收装置全自动拉伸试验机另外，如许多钢铁企业生产的螺纹钢或圆钢，由于轧钢工艺的需要，生产出来的产品是呈盘状的，俗称盘圆或盘螺。为了保证试样可以正常的在全自动拉伸试验机上装夹或保证试验时的同轴度，此类产品在做拉伸试验前，需要对带有一定弧度的样品进行矫直处理，目前国内绝大部分试验室都是采用人工矫直的方法。目前在常规全自动试验机里配套开发的全自动盘条多轮交叉弯曲矫直系统，比较完美的避免了用其他如敲击方式在矫直过程中应力集中等缺陷的产生，提高了盘圆盘螺类产品检测精度。带自动校直全自动拉伸试验机仪器信息网：您长期在中国宝武集团检化验系统工作，能否就宝钢范围的全自动试验技术方面提供一个案例分享给读者？乐金涛老师：针对繁琐的热轧带肋钢筋外部和内在质量的检测项目和不同的试验工位，运用自动化、智能化、信息化和机器人技术，宝钢武钢有限公司成功应用了钢筋全自动测试系统。该系统由电子拉伸主机，配上全自动视频引伸计、扫码系统、称重测长装置、ABB机器人、试样架、控制系统、软件等组成，集钢筋称重、测长、拉伸试验、弯曲和反复弯曲试验等功能，在一套全自动系统里实现全部检测功能。该系统还可以通过配置钢筋全自动弯曲校直、筋肋测量装置、温度养护箱等装置，完成试样矫直、钢筋外形检测、钢筋人工时效等工序。系统自动化模式运行时，可以同时在系统的不同组件上测试不同的样品，极大的提高测试效率。宝钢武钢有限公司1000kN钢筋试验系统仪器信息网：当前国内全自动拉伸试验机急需解决的关键技术是什么？乐金涛老师：当前，国内全自动拉伸试验机急需解决的关键技术主要归纳起来分如下几个方面：1) 激光引伸计、视频引伸计、全自动引伸计、高低温引伸计等技术；2) 高精度、高分辨率、宽量程的力传感器等技术；3) 高精度、高分辨率、宽量程的试样横截面尺寸测量传感器等技术。仪器信息网：能否针对目前我国全自动拉伸试验机的现状，谈谈您的感受或想法？乐金涛老师：在国外1000KN以上的电子拉伸试验机技术已经非常成熟，在国内常规的电子拉伸试验机绝大部分企业只能做到600KN。近三年，国内几家一线品牌的试验机制造厂家已经有在开发制造1000KN的电子拉伸试验机，但据了解总数也就在十台左右。国内已经有自主研发制造的2000kN电子拉力试验机，开创了中国试验机行业在大吨位电子拉力试验机的先河，为大吨位全自动拉伸试验机的开发运用打下了良好的基础。目前国内制造的全自动拉伸试验机如主要的配套零部件力传感器、位移传感器、引伸计等品牌选型更好，在其功能、试验精度等方面，完全可以胜任日常检验任务。随着钢铁企业智慧制造风潮的兴起，由拉伸试验机和机器人组合的全自动试验机需求大增，现在许多试验机厂家都去做全自动拉伸试验机或系统。目前我们国家研发制造的全自动试验机或系统的主要特点是集成其他自动化配套装置，但平心而论对试验机本身技术没有大的提高。我们现在国内生产的全自动拉伸试验机的长期稳定性和故障率等指标，和国外同类设备比还存在一定的差距。仪器信息网：最后，请您对国内的试验机制造厂家提一点要求或希望？乐金涛老师：希望国内的试验机制造厂家要重视市场需求和技术研发，以自动化、智能化为发展目标和发展方向，来满足用户个性化需求。要多与相关试验室合作开发关键技术，在高档或专用试验设备的研发制造等方面争取再获突破，包括对原来进口全自动拉伸试验机的技术消化和升级工作，以促进我国试验设备在自动化技术方面水平的提升，切实减少全自动试验设备的进口数量。

近日，西安光机所瞬态光学与光子技术国家重点实验室成功进行了三维光纤激光加工系统的演示试验，得到在场专家的好评。该系统所使用的500W光纤激光器是由中科院西安光机所新孵化企业西安中科梅曼激光科技有限公司研制。该企业致力于高功率光纤激光器的研发、生产和销售，并可为光纤激光加工系统提供全套的解决方案。现已具备200W～1000W光纤激光器的生产能力，所推出的光纤激光器在切割速度、切割质量等方面与国外同类产品相比具有较强的竞争优势。　　三维光纤激光加工系统　　500W光纤激光器

“为了更关键的可行性验证，我们需要直接在人体上采集活体成像数据。不过毕竟仪器还处于实验室里的工程样机阶段，搬去临床科室的条件尚不成熟。这时候伊丽莎白希尔曼 （Elizabeth M. C. Hillman）教授当仁不让地站出来，成为了 Medi-SCAPE 系统的第一位志愿者。”中国科学技术大学特任研究员梁文轩回忆道，“这样的成像实验我们至少做了三次，每次都持续三四个小时，全都是希尔曼 教授自己做受试。因为她坚持表示，在充分验证安全性之前，必须由她自己承担风险。”梁文轩博士（图片来源于网络）2022 年春季，他选择回国加入中国科学技术大学。在此之前，其在美国哥伦比亚大学祖克曼研究所从事博士后研究。针对临床对在体实时三维病理学显微成像的需求，他研制了小型化的扫掠共焦对准的平面激发（swept confocally-aligned planar excitation，SCAPE）原型系统，并通过实验探索了其在实时在体病理学成像领域的应用潜力。2022 年 3 月 28 日，相关论文以《高速光片显微镜用于原位获取活体组织的体积组织学图像》（High-speed light-sheet microscopy for the in-situ acquisition of volumetric histological images of living tissue ）为题发表在 Nature Biomedical Engineering 上 [1]。图丨相关论文（来源：Nature Biomedical Engineering）实时在体三维病理学成像的需求组织病理学在医院各科室的疾病诊疗中应用广泛，是包括各种癌症在内的绝大多数临床疾病的诊断金标准。常规的组织病理学检查首先需要活检取材，即通过开放式活检、内窥镜活检、穿刺活检等方式，在（疑似）病变区域切取小块组织样本，然后将该组织样本送检病理科，之后经过固定、脱水、浸蜡、包埋等一系列处理步骤制成病理切片，并将其放在光学显微镜下，观察组织的微观结构与细胞形态，从而分析和获取相关的病理学诊断信息。不过，需要说明的是，这套传统的标准流程也存在一定的局限。首先是得到病理准确结果的等待时间长，至少要十几个小时。后来临床中发展出了术中冰冻病理切片，简化了组织处理的步骤，但依然需要大概 20 分钟，所以无论是常规的组织病理还是术中冰冻病理，都不适合需要实时诊疗反馈的场景。其次，活检取材加病理学切片观察本质上是离体的观测手段，难免会切除正常组织，影响患者体验和术后恢复。此外，离体的活检组织会失去其在体时的代谢和功能动态，而这些信息却对判断活体组织的状态和病变程度来说颇具价值。因此，需要探寻一种更为理想的解决方案。比如，研发一种在体、原位的光学显微成像方法，在不切除组织的情况下，能够直接可视化活体组织的三维微观结构乃至其功能动态，给医生提供实时或者至少是即时的组织病理学级别的图像信息。这样既可以在肿瘤切除手术中为医生提供实时的诊断反馈，推动提升手术的精准度和疗愈率，也可以在诸如早癌筛查、治疗随访等临床场景中，辅助医生更准确、更快速地评估待探查组织的健康或病变状况，及时采取相应的诊疗措施，在保证检测准确率和灵敏度的前提下，尽量减少对正常组织的损伤，最终改善诊疗效率和患者体验。据介绍，临床上现有的各种手术显微镜和内窥镜，大多是基于宽场照明的反射光显微镜，只能拍摄组织表面的形态，无法可视化皮下（或黏膜下）的组织形态。因此，要想在不切片的前提下直接获取厚生物样本（即使仅有几十微米厚）的三维层析图像，也即实现对原位在体组织的三维显微成像，需要开发具有光学层析能力的三维光学显微成像方法。过去几十年来，具备光学层析能力的活体显微成像技术取得了诸多进展，诞生了多种不同的成像机制。其中，与病理学显微成像密切相关的主要有两大类。第一类是基于“点扫描光学层析”的显微成像，典型代表包括共聚焦（反射或荧光）显微镜、双光子荧光显微镜等。但其成像速度不足，易受活体组织运动的影响，难以实施大范围或者三维扫描成像。第二类是光片荧光显微镜，也被称为层状光选择照明显微镜。但由于其狭窄的样本空间，这种显微镜不适用于临床场景的活体组织成像。所以，理想的适合于实时在体病理学成像的显微成像技术应该具备以下几个方面的特征。第一，能够实现“无需切片、胜似切片”的三维成像效果的光学层析能力。第二，微米级别的空间分辨率。第三，可以兼容不同的组织形状和前视式成像架构的开放的样本空间。第四，拥有尽可能高的三维体积成像速度，以有效对抗活体组织运动的干扰，使得快速、大范围、三维全景成像成为可能，为临床诊疗提供更丰富、更全面的图像引导。探索 SCAPE 显微术于实时在体病理学成像领域的应用据介绍，基于前述的临床需求和现有成像技术的局限，在导师的指导下，他所在的团队启动了将 SCAPE 显微成像技术应用于实时在体病理学成像的探索，并将此研究项目称之为 Medi-SCAPE。作为扫描斜光片三维显微成像方法的代表，SCAPE 显微术由希尔曼 课题组于 2015 年率先提出。简单来说，其基本的工作原理是，使用单个主物镜既产生（相对于主光轴）倾斜的激发光片，又收集光片所激发的荧光，即同一个物镜以“双肩挑”的方式既用作激发物镜也用作探测物镜，从而将传统光片显微镜的正交双物镜架构简化为 SCAPE 的单物镜前视式架构。在继承正交光片显微成像的光学层析能力的基础之上，SCAPE 显微镜的第一个优势是提供了开放的样本空间。无论是线虫、斑马鱼、果蝇等模式动物，还是人体的器官和组织，只要能放置于主物镜前面，就可以实施三维成像，视野范围大约为 0.8 毫米见方 0.3 毫米深。其单物镜前视式架构与宽场手术显微镜和内窥镜一致，天然适合临床中的实时在体成像需求。不仅如此，SCAPE 显微镜还巧妙引入了远程光片扫描与去扫描机制，整机除了扫描振镜以外，没有其他的机械运动部件，可以在主物镜与样本保持相对静止的前提下完成高速三维成像，极大程度地提升了二维帧率和三维体积率的上限。在实际中，受限于科研级互补金属氧化物半导体相机的帧率，现行 SCAPE 显微镜的体积率大约在 10 体积/秒左右，相较点扫描模式而言，已经有数量级的提升，这是 SCAPE 显微镜的另一个重要优势。尤为关键的是，SCAPE 的三维体积率优势，使得在体大范围三维全景成像成为可能。医生不再需要采集规则排布的三维体数据阵列，而是可以自由地操控 SCAPE 显微探头，在待探查组织的表面随意游走。即使存在活体组织与探头之间的无规则轴向相对运动，SCAPE 的高速三维体积率仍能保证相邻的两组体数据块之间有足够的三维空间重叠，从而支持后期通过三维配准和融合算法“去抖动”，实现“漫游式”扫描三维全景成像。“这对于肿瘤边界判别、早癌筛查等临床应用尤为关键，也是我们希望将 SCAPE 显微镜推向临床应用的重要动力和信心来源。”他表示。据其介绍，SCAPE 显微成像技术问世以后，首先在生命科学领域的研究中显示了强大的潜力，在基础科学和技术创新两方面，都取得了一系列重要进展。在以往的成像实验中，样本通常是表达了荧光蛋白或钙离子指示剂的转基因培养细胞或者模式动物，其拥有相对较强的荧光信号。但在临床活体成像应用中，显然不能在人体细胞中表达荧光蛋白，而临床上获批允许用于人体的荧光染料的种类和特异性也有限。因此，该团队更希望能够借助机体的自发荧光来实施无标记成像。不过，需要说明的是，自发荧光是相对较弱的。那么，SCAPE 显微镜能否利用无标记组织的自发荧光信号，获得与标准病理学图像一致的微观组织结构，以及其成像结果能否有效反映健康组织和病变组织，在微观形态学或功能学方面的区别呢？图丨用 Medi-SCAPE 对多种新鲜小鼠组织进行无标记成像（来源：Nature Biomedical Engineering）围绕这一问题，该团队首先在小鼠上试验了肝、脾、肺、肾、胰腺等新鲜离体的器官或组织，验证了 SCAPE 显微镜能够在不破坏目标组织的前提下，有效地可视化其三维微观结构，并得到了与组织病理学切片图像高度匹配的三维图像。并且，他们也在活体小鼠肾脏上诱导了缺血和再灌注的过程，并成功追踪了肾皮质中近端和远端肾小管的荧光信号在此过程中的动态变化，验证了 SCAPE 显微镜在快速三维结构成像的同时，也能够捕捉活体组织的功能动态。图丨小鼠大脑和肾脏的体内功能成像（来源：Nature Biomedical Engineering）进一步地，他们测试了被手术切除的慢性肾脏病患者的新鲜肾脏，从 SCAPE 图像中清晰地观察到了小血管粥状硬化等血管形态方面的诊断特征，分辨毛细血管簇、鲍曼囊腔等肾小球内部结构，并能够区分出正常和出现硬化症的肾小球等。研制小型化 SCAPE 显微镜样机，实现同等效能的高速三维体积成像上述在体或新鲜离体小鼠组织的成像实验，都是在台式 SCAPE 显微镜上进行的。由于该设备的占地面积约 1 平方米，体积庞大，结构复杂，所以并不适用于术中肿瘤边界判定或皮肤病变治疗随访等临床场景。梁文轩 表示：“要在这些场景下充分发挥 SCAPE 显微技术的潜能，就需要一台小型化、轻便化的 SCAPE 显微成像探头。能否小型化或微型化，以及能小型化到什么程度，这是 Medi-SCAPE 项目需要回答的第二个关键问题，也是我当时主力承担的课题任务。”他和导师经过仔细分析，决定在第一代样机设计中不追求极致微型化，而是尽量采用市面上可以买到的元件，以完成初步的可行性验证为重点。基于此，梁文轩 通过深入思考，提出了模组化的创新架构。首先将光片生成透镜与荧光探测物镜整合为远端收发模组，简化掉了台式 SCAPE 设计的二向色镜和分叉光路；然后优化折叠了从第二物镜到主物镜的近端级联 4f 光路，使得前端模组更加紧凑。由此配合选用尺寸小得多的光学元件，他成功研制了一台小型化 SCAPE 显微镜样机，使整机面积缩小至台式 SCAPE 的 20%，并取得了同等水平的荧光收集效率和三维分辨率（约 0.81.12.1 微米），能够以约 10 体积/秒的体积率扫描成像约 400×700×160 微米长宽深的三维视场，且同样能够利用内源性自体荧光进行高速三维体成像。小鼠新鲜无标记组织的成像实验表明，该样机能够清晰解析肝、肾、肠粘膜等多种器官的细胞级精细结构。“虽然该样机的前端探头部分与科学级互补金属氧化物半导体相机装配在一起，并没有完全做到轻便灵活的手持式探头形态，但其全面采用了尺寸更小的光学元件，依然为 SCAPE 显微镜的小型化提供了有力的可行性验证。”他补充说。图丨 Medi-SCAPE 系统设计（来源：Nature Biomedical Engineering）此外，在台式和小型化 Medi-SCAPE 平台上，该团队还利用健康志愿者的舌头，模拟了大范围漫游采集模式。实验中由志愿者随意地“舔过”主物镜来模拟漫游模式，然后从所得的高速“体数据流”中可以准确估计和恢复相邻体数据块之间的三维错位，进而通过配准与融合算法生成涵盖若干毫米范围的三维全景图像。拼接后的全景图像呈现不规则的边界，这说明在应用 SCAPE 进行全景三维成像时，并不需要仔细地控制漫游轨迹，这也是 SCAPE 显微术独特的优势所在。“等到将来研制出更加便携的手持式 Medi-SCAPE 探头时，医生可以灵活地操控该探头在各种组织表面自由地游走以及调整探头的倾角，无需担心这些操作对三维全景拼接的影响，大大提升探头的临床实用性。”他说。图丨人体口腔的活体成像（来源：Nature Biomedical Engineering）致力于为基础科学和临床应用提供切实有益的解决方案据梁文轩介绍，他本科和硕士就读于清华大学生物医学工程系，以医学影像为主要研究领域。在硕士阶段，其研发了基于数字信号处理器芯片（Digital Signal Processor，DSP）的高性能三维锥束 CT 重建算法，通过深入底层汇编语言的流水线并行算法，大幅刷新了 DSP 平台上的算法性能记录。硕士毕业后，他来到美国约翰斯霍普金斯大学生物医学工程系攻读博士学位，将研究目光转向生物医学光学与光子学领域。在博士阶段，他主导研发了两代基于光纤扫描的微型双光子显微内窥镜，在直径仅 2.2 毫米、重量不足 1 克的超微型内窥探头中集成了双光子激发、焦点扫描和荧光收集等全部功能。博士毕业后，其在约翰斯霍普金斯大学从事了半年多的博士后研究，后入职哥伦比亚大学祖克曼研究所，跟随 SCAPE 显微技术的发明人开展博士后研究。除了如前所述的小型化 Medi-SCAPE 样机研发，他还提出了基于纤维光锥的跨介质中间图像耦合机制，解决了制约介尺度 SCAPE 显微镜的信号效率瓶颈，并据此研发了具备 440.4 毫米长宽深超大视场的 meso-SCAPE 系统。目前，他在中科大担任特任研究员，在合肥本部物理学院和苏州高等研究院生物医学工程学院同时开展教学与科研工作。关于该项研究，他表示会有两个方面的后续计划。一方面是进一步推进 Medi-SCAPE 的微型化，朝着 10 毫米直径的细长硬管形手持式 Medi-SCAPE 探头，以及直径 3 毫米以下的柔性光纤微型 SCAPE 探头等目标前进。另一方面是与临床专家紧密合作，深入理解不同科室的特点和对在体病理学成像技术的需求，从而定制化开发台式、手持式或内窥式架构的 Medi-SCAPE 成像设备，并联合开展成像实验和临床测试等。此外，他所带领的课题组，未来仍会围绕活体三维显微成像开展方法学创新与应用研究，探寻成像原理、采集策略、架构设计等方面的方法学创新，为基础生命科学研究和临床诊疗应用创制切实有益的前沿技术和解决方案。“欢迎具有交叉学科背景或是希望获得交叉学科训练、有志于推动自主知识产权国产高端科研和医疗仪器研发的同学加入课题组，也诚挚希望能与怀有同样愿景的学术界和产业界同仁取得联系，深入磋商，共同努力。”梁文轩 最后说。参考资料：1. Patel, K.B., Liang, W., Casper, M.J.et al. High-speed light-sheet microscopy for the in-situ acquisition of volumetric histological images of living tissue. Nature Biomedical Engineering 6, 569–583 (2022). https://doi.org/10.1038/s41551-022-00849-72.Voleti, V., Patel, K.B., Li, W. et al. Real-time volumetric microscopy of in vivo dynamics and large-scale samples with SCAPE 2.0. Nature Methods 16, 1054–1062 (2019). https://doi.org/10.1038/s41592-019-0579-4本文作者：路雨晴