探索微观世界

[url=https://www.instrument.com.cn/zt/DJSPZJ][img=,610,90]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206171757036555_2241_5531796_3.gif!w610x90.jpg[/img][/url]【电镜视频大赛】电镜科普视频：探索微观世界——中科科仪

[b]SEM/EDS简介[/b]首先，让我们简要了解一下SEM/EDS技术。SEM（扫描电子显微镜）通过聚焦高能电子束，可以获得高分辨率的表面形貌图像。而EDS（能谱分析）则是SEM的强大补充，能够提供样本的元素组成信息。这两者的结合，为我们打开了微观世界的大门。[b]微观视角下的材料[/b][list=1][*][color=var(--tw-prose-bold)]纳米结构的解析：[/color]SEM的高分辨率使得我们可以深入研究材料的纳米结构。从纳米颗粒到纳米管，SEM图像为我们展示了材料表面的微小细节，为纳米材料设计和改进提供了关键信息。[*][color=var(--tw-prose-bold)]腐蚀与磨损分析：[/color]对于各类材料的腐蚀与磨损问题，SEM/EDS的应用可追踪表面的微观变化。通过观察微粒的分布和元素组成，我们能够深入了解材料在使用过程中的耐久性和稳定性。[*][color=var(--tw-prose-bold)]新材料研究：[/color]在新材料的研发中，SEM/EDS技术可以帮助科学家们了解材料的成分和结构，为设计出更具性能的新材料提供支持。这对于电子、光电和生物医学领域的创新至关重要。[/list][b]SEM/EDS在生命科学中的崭新视角[/b]除了在材料科学领域的应用，SEM/EDS在生命科学研究中也发挥着越来越重要的作用。[list=1][*][color=var(--tw-prose-bold)]细胞和组织的微观观察：[/color]SEM的高分辨率使得生物学家能够深入观察细胞和组织的微观结构，为生命科学研究提供更为详尽的信息。[*][color=var(--tw-prose-bold)]病理学研究：[/color]在病理学领域，SEM/EDS技术帮助研究人员更全面地了解病变组织的微观特征，为疾病的诊断和治疗提供重要线索。[/list][b]结语[/b]SEM/EDS技术正逐渐成为材料科学和生命科学研究中不可或缺的工具。通过这一技术，我们能够深入微观世界，发现未知，解锁材料和生物之谜。如果你对微观世界充满好奇，SEM/EDS或许将是你深度探索的窗口。欢迎大家在评论区分享你对这一领域的疑问或想法，让我们一同探索微观世界的奥秘。

一滴水折射整个世界　　显微玻片方寸之间更有无限缤纷　　显微镜是我们工作的战友，生活的伙伴……　　透过显微镜的世界究竟会多么绚烂多姿，赶快记录下来这份方寸之间的精彩吧~~　　为了促进各版友间技术交流与合作，推动显微镜实验的发展，用艺术思想与科学方法展现微观世界，特在第三届原创大赛同期在显微镜板块举办以“聚焦微观世界、展现微观风采”为主题显微摄影大赛活动。希望从事显微学的工作者、爱好者及在校学生积极参加。　　活动时间：2010年11月12日-12月31日　　参赛方法 　　在相应版面中以主题帖形式发表，标题中注明：【第三届原创聚焦微观】即可参赛　　参赛要求　　1. 作品必须为显微镜(主要包括光学显微镜、透射电镜、扫描电镜、扫描探针显微镜、共聚焦显微镜)拍摄的图像，所用设备的品牌不限。　　2. 参赛作品须为参赛选手本人亲自拍摄。不得使用他人作品参赛。　　3. 如参赛作品为多名作者，须在提交作品时注明。　　4. 参赛作品黑白、彩色不限，彩色尤佳。　　5. 为了促进同行技术交流，提交作品时请注明参赛作品的制作描述，例如：样品类型，制作方法，仪器型号;拍摄参数，拍摄过程中的心得等，字数不少于500字。　　7. 参赛作品图片大小允许最大为：,允许的格式为：。　　评选标准　　1. 科学性：样品有独特性、创新性，图片表露信息的丰富性。　　2. 艺术性：图像的美观和视觉效果，构图和造型，尺度和比例等。　　3. 技术性：样品制备的难度及获取图像的难度，成像质量和成像技术及后期处理方法等。　　活动奖励：　　1.参赛作品可与其他第三届原创大赛作品一同享受原创大赛所有奖励措施，可以每月参加原创评奖，同时只要参赛者均可参加原创大乐透抽奖，每篇原创作品可获得一次抽奖机会哦~~~　　2.活动结束后将将评出【最佳艺术奖】、【创新科学奖】、【技术大亨】三项奖项各一名，更有神秘奖品奖励哦~~~快和自己的显微镜伙伴一同去探索、发现着美丽的微观世界吧~~

今天我将为大家带来一篇关于透射电镜原理、行业应用以及一些令人惊叹的实例的详细探讨。透射电镜作为一种强大的微观成像工具，在科学研究、材料科学和生命科学领域发挥着不可替代的作用。[color=#ff0000][b]透射电镜原理解析[/b][/color]透射电镜是一种通过物质透过性样本的薄片进行观察的高分辨率显微镜。其原理基于电子的波动性，与传统光学显微镜不同，透射电镜使用电子束而非可见光线，因此具有更高的分辨率。[list=1][*][color=var(--tw-prose-bold)]电子源：[/color]透射电镜使用电子枪产生高速电子束。这个电子束的能量通常在几千至几百千伏之间，相比可见光波长更短，因此具有更高的分辨率。[*][color=var(--tw-prose-bold)]透射样本：[/color]样本需要被制备成极薄的切片，以确保电子能够透过样本，形成透射电镜图像。样本通常使用特殊的染色方法，以增强对比度。[*][color=var(--tw-prose-bold)]透射：[/color]电子束透过样本后，通过一系列的电磁透镜系统进行聚焦，最终形成高分辨率的影像。这些影像具有比传统光学显微镜更高的放大倍数。[*][color=var(--tw-prose-bold)]成像系统：[/color]透射电镜的成像系统可以捕捉电子束透过样本后的相互作用，生成高质量的二维或三维图像。[/list][b][color=#ff0000]透射电镜在科学研究中的应用[/color][/b][list=1][*][color=var(--tw-prose-bold)]材料科学：[/color]在材料科学领域，透射电镜被广泛用于研究纳米结构、晶体缺陷和材料的微观性质。通过高分辨率的图像，科学家们能够深入了解材料的原子结构和相互作用。[*][color=var(--tw-prose-bold)]细胞生物学：[/color]在细胞生物学研究中，透射电镜揭示了细胞内部结构的微观细节，如细胞器的形态、核糖体的排列等。这对于理解细胞功能和疾病机制至关重要。[*][color=var(--tw-prose-bold)]纳米技术：[/color]透射电镜在纳米技术研究中扮演着关键角色，帮助科学家们观察和操纵纳米尺度下的材料。这对于纳米电子学、纳米材料和纳米医学的发展具有深远影响。[/list][b][color=#ff0000]透射电镜的新领域探索[/color][/b][list=1][*][color=var(--tw-prose-bold)]生命科学的前沿：[/color]在生命科学领域，透射电镜正在探索单个生物分子的结构和相互作用。这为药物设计和生物医学研究提供了宝贵的信息。[*][color=var(--tw-prose-bold)]量子领域的启示：[/color]透射电镜在量子领域的研究中也展现了巨大潜力。科学家们正在利用透射电镜来观察和分析量子物质的行为，推动了量子信息和计算的发展。[/list][color=#ff0000][b]行业前景和挑战[/b][/color]透射电镜作为一项关键的实验室工具，其应用领域日益拓宽。然而，面临的挑战包括对样本制备的要求高、仪器昂贵以及操作技能的需求。未来，随着技术的不断创新，这些挑战有望逐渐得到解决，推动透射电镜在更多领域中的广泛应用。[b][color=#ff0000]结语[/color][/b]透射电镜的发展和应用为我们提供了一扇探索微观世界的窗户。从材料科学到生命科学，透射电镜的应用范围不断扩大，为科学研究、工程创新和医学进步提供了重要支持。通过深入了解透射电镜的原理和应用，我们有望揭开更多微观世界的奥秘，推动科学的边界不断拓展。如果你对透射电镜领域有更多疑问或想要分享相关经验，请在评论中留言，我们共同探索这个令人着迷的科学领域。

摘要：本文将对生物显微镜进行详细介绍，包括其原理、类型、应用领域以及未来发展趋势。生物显微镜是生命科学研究中不可或缺的工具，它让我们能够深入观察生命的微观世界，从而更好地理解生命的奥秘。一、生物显微镜的原理生物显微镜的工作原理基于光学成像技术，通过透镜组合将微小物体放大并呈现出清晰的图像。它主要由光源、物镜、目镜、载物台等部分组成。生物显微镜利用可见光或荧光等光源照射样品，通过物镜将样品放大，再经过目镜进一步放大，最后由观察者或相机捕捉到放大的图像。二、生物显微镜的类型[list=1][*]光学显微镜：利用可见光成像，适用于观察细胞结构、组织切片等样品。[*]荧光显微镜：利用荧光染料标记样品，通过激发荧光观察特定结构或分子。[*]共聚焦显微镜：通过激光扫描样品，实现三维层析成像，适用于观察厚样本。[*]超分辨显微镜：突破光学衍射极限，实现更高分辨率成像，如STED显微镜、PALM/STORM显微镜等。[/list]三、生物显微镜的应用领域[list=1][*]生命科学研究：观察细胞结构、分子定位、生物大分子互作等。[*]医学诊断：病理诊断、细胞学检查、病原微生物检测等。[*]环境科学：观察微生物、污染物等环境样品的形态和结构。[*]材料科学：观察纳米材料、复合材料等微观结构和性能。[/list]四、生物显微镜的未来发展趋势[list=1][*]高分辨率与高速成像：随着技术的不断进步，生物显微镜将实现更高的分辨率和更快的成像速度，为生命科学研究提供更多细节和动态信息。[*]多模态成像：将多种成像技术融合到一台显微镜中，如光学、荧光、拉曼等多种模态，以实现对样品的多角度、多层次观察。[*]智能化与自动化：AI和机器学习等技术的发展将推动生物显微镜的智能化和自动化进程，实现自动样品定位、图像分析等功能，提高研究效率和准确性。[*]非线性光学成像：利用非线性光学效应，如二次谐波生成、多光子激发等，实现无标记、无损伤的深层组织成像，为生物医学研究提供新的观察手段。[*]便携式与便携式显微镜：为了满足野外、临床等场景的实时观测需求，生物显微镜将朝着更小巧、便携的方向发展。[/list]总结：生物显微镜作为揭示生命微观世界的利器，在生命科学、医学、环境科学等领域发挥着重要作用。随着科技的不断进步和创新，生物显微镜的分辨率、成像速度和功能将不断提升，为探索生命奥秘提供更多可能性。在未来，我们有理由相信生物显微镜将继续为科学研究和应用领域带来更多的突破和成就。

LA-ICP-MS测锆石定年，只有操作才能懂的里面的微观世界，但操作者不懂地质，地质人员又不懂操作，如何把这个微观世界的东西传递给地质人员呢如何把这微观的东西反应到论文中，特别是需要图片的时候，如何操作？

[url=https://www.instrument.com.cn/zt/DJSPZJ][img=,610,90]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/07/202207011814056076_9823_5531796_3.gif!w610x90.jpg[/img][/url]【电镜视频大赛】+揭秘微观世界下的硅片激光刻蚀+欧波同

置身于实验室的一角，我有幸体验到了一场微观世界的壮丽航行——通过上海仪电的扫描电镜。这款设备不仅在精密制造和材料分析中占有一席之地，也为我打开了一个全新的视角来观察那些肉眼无法直接看到的微小结构。首先映入眼帘的是其现代化的设计和紧凑的机身。扫描电镜的外观给人以简洁高效之感，无论是放置在实验室还是工业环境中，都显得协调而专业。设备的启动过程异常平稳，噪音控制得当，即便是在长时间运行状态下，也不会对工作环境造成干扰。操作上，它同样直观易用。大屏幕显示器配合智能用户界面，即使是初次接触的操作者也能迅速熟悉流程。我特别印象深刻的是其自动化的样品台，可以轻松地定位到感兴趣的区域，并且在高倍率下进行精确的微调，这对于获取高质量的图像至关重要。图像质量方面，扫描电镜的表现令人赞叹。在高分辨率下，每一个细节都清晰可见，从微观颗粒到复杂结构，无所遁形。这得益于其先进的电子光学系统和精细的成像技术，使得图像具有极高的信噪比和对比度。尤其是对于需要观察微妙差异和精确测量的应用，如材料科学、半导体检测等，它都能提供可靠的数据支持。

[b]概 述[/b]那么量子阱是什么呢，小编就小小解释一下，量子阱就是指由2种不同的半导体材料相间排列形成的、具有明显量子限域效应的电子或空穴的势阱。量子阱器件，即指采用量子阱材料作为有源区的光电子器件。[b]一、量子阱的构造 [/b]如下图，量子阱器件的基本结构是两块N型GaAs附于两端，而中间有一个薄层，这个薄层的结构由AlGaAs-GaAs-AlGaAs的复合形式组成。在未加偏压时，各个区域的势能与中间的GaAs对应的区域形成了一个势阱，故称为量子阱。电子的运动路径是从左边的N型区（发射极）进入右边的N型区（集电极），中间必须通过AlGaAs层进入量子阱，然后再穿透另一层AlGaAs。量子阱器件虽然是新近研制成功的器件，但已在很多领域获得了应用，如量子阱红外探测器、GaA s、InP基超晶格、量子阱材料、量子光通讯和量子结构LED等，而且随着制作水平的提高，它将获得更加广泛的应用。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201708/uepic/7619d5a4-5212-41d1-95b8-22fa2b5257b1.jpg[/img][/align][align=center]量子阱的基本结构[/align][b]二、量子阱的微观世界[color=#0080ff][/color][/b]量子阱材料一般使用分子束外延(molecular beam epitaxy ,简称 MBE)或金属有机氧化物化学[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积法(MOCVD)技术制备，对于量子阱材料界面结构的观察，晶体生长过程中出现的诸如层错，位错等缺陷的形成、特性及其分布等，我们一般利用高分辨透射扫描电镜(TEM)来观察，从而确定材料微观结构参数与器件宏观性能参数间的关系。众所周知，透射样品制备要求严格，制样困难，首先要将样品膜面利用进行对粘，再继续线切割为3mm×1mm；其次采用砂纸将样品打磨抛光使其厚度为60μm 左右，再抛光至 20μm；最后使用离子减薄仪将样品轰击为10nm以下。这个过程技术要求高，每一步都需要经验，不是一般人都可以做的，而且成本较高；而扫描电镜相比较而言，样品制备简单，导电样品直接用导电胶固定在样品台上，放入腔室内进行观察，对于不导电样品，我们也有自己的解决方案，一配备离子溅射仪，即喷金，二采用低电压模式，低电压成像是现代场发射扫描电镜的技术发展趋势，低电压成像可以呈现样品极表面细节、可以减少不导电样品的荷电（放电）现象、可以减少电子束对样品的损伤。对于薄膜材料更是如此，下面就是我们来看看采用蔡司sigma 500所测的量子阱材料，我们得到了10万和15万倍下的量子阱的背散射图片，可以看出样品界面出现了亮暗程度不同的衬度带，各层分界清楚，界面平整，层分布精度高，周期性好，厚度为 68.11nm，阱和势垒交替出现，从而确定周期厚度。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201708/uepic/901137de-31b1-4b78-8c0e-6ac036ce6687.jpg[/img][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201708/uepic/8be28f2f-c1d1-447a-a5bd-6121db979911.jpg[/img][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201708/uepic/2262e497-7347-4137-9f66-c0fdd579632e.jpg[/img][/align][align=center][/align][b]后 记[/b]随着分子束外延和金属有机化学汽相淀积技术的迅速发展，人们已能够生长出原子尺度的、界面平滑的优质超薄层半导体材料，可以在生长方向上精确地控制薄层的组分和厚度，从而实现超晶格量子阱结构，所以晶格量子阱结构材料及应用的研究已迅速发展成当今半导体物理和固体物理学中最重要的前沿课题之一，而扫描电子显微镜一定可以大展身手，那就跟紧小编的步伐，我们一起跟随蔡司扫描电镜去见证光电材料史的辉煌吧！

[b]序 言[/b]自然界中的所有动物和植物都具有类似的网格状等级结构，比如叶子的叶脉、植物的根茎系统、人体的血管系统等等，这些结构的存在不仅仅是为了保证自身结构的稳定，同时还确保了生命体在进行新陈代谢与物质能量传递过程中所受的阻力最小、运输的效率最高。[b]一、默里定律在自然界的应用[/b]我们都知道根据流量与流速的关系，当液体从一个比较粗的管道流进一个比较细的管道时，液体的流速会增加，同时细管的所受的液体压力相对于粗管所承受的压力来说也更大。但是通过对我们生物界的血液系统进行观察可以发现生物体内不管是粗的血管还是细的血管，所受的压力都不会太大。科学家默里通过观察发现在人体中很多小血管从一个大血管分叉出去，所有小血管的横截面积的总和大于大血管的横截面，通过精确计算可以知道在一个最佳血液循环网络中，大血管半径的立方，大约等于小血管半径的立方的总和。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/5ae28483-121a-4329-a4fc-622ff1f503e0.jpg[/img][/align][align=center]图1. 人体血管与叶片脉络的电镜显微图[/align][align=center][/align]如上图所示，在自然界中不管是动物还是植物，涉及到物质运输时，其运输管道都会遵循默里定律（血管、气管、根系、叶脉等），以使物质传输效率达到最优化，同时也使构造力学结构最优化。[align=center][b][/b][/align][b]二、通过向自然界学习默里定律的应用示例2.1 锂离子电池[/b][align=center][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/6f8b1ca1-417e-4b09-921c-5c045e67aaf9.jpg[/img][/align][align=center]图2. 根据默里定律设计的多等级孔道电极材料示意图[/align]依据默里定律发现的自然界中动植物物质运输的最优化法则，科学家们设计了上图2所示的多等级孔隙电极材料，电极材料中的大孔、小孔、微孔的孔隙比率遵循了默里定律的最优比。有这种结构的电极材料由于锂离子在其内脱锂嵌锂的效率非常高，其充放电的倍率性能及比容量都比常规的氧化锌电极材料高出很多，下图是其充放电的性能示意图：[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/942659bb-aca6-4c29-8d86-246c870c0f96.jpg[/img][/align][align=center]充放电倍率性能、循环稳定性能、比容量性能示意图[/align][b]2.2 天然气、水、石油运输[/b][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/5ce8dbe4-4392-4a04-ab6f-304fcb6a1a7c.jpg[/img][/align][align=center]图3. 管道运输示意图[/align]西气东输、南水北调这些石油、天然气、水的大量运输过程中管道的粗细与运输速度和所承受的压力要经过严格的计算才能保证安全高效的运输工作，这里也体现了默里定律的重要性。[b]后 记[/b]“实践是检验真理的唯一标准”，先人们通过模仿大自然的运行规律，总结出来了很多可以被我们后人来学习和使用的规则与定律，通过对这些规则与定律的应用，我们的生活水平与科技水平得到了飞速的提高。但是碍于之前我们的观察能力，仅仅能对肉眼或者光学显微镜能够看到的世界来进行学习与模仿。而现如今电子显微镜的存在极大的提高了我们观察身边的微观世界，更有效的学习自然法则，研究微观形貌结构与宏观材料性能的关系，制造出更先进更优异的材料及工具来改善我们现今的生活。

[b]序 言[/b]每年五月的第二个星期日是一个极有人情味的节日——母亲节，这天，康乃馨是赠送母亲不可缺少的礼品。将康乃馨与母亲节联系在一起是源于1934年5月美国首次发行母亲节纪念邮票。邮票上描绘的是一位母亲安静的坐着，并将双手放在膝盖上，注视着前面花瓶中一束鲜艳美丽的康乃馨（图一）。后来随着邮票的传播，很多国家便把康乃馨与母亲节联系起来，康乃馨便成了象征母爱之花，格外受到人们的敬重。各个国家也发行了很多种母亲节邮票，来表达对母亲节的重视，中国建设银行也曾在2013年发行一组康乃馨的花卉邮票（图二），将这份对母亲的感激与思念，寄托于康乃馨上。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/8ec4efdd-a2cd-40b6-9ef0-f384b5354fcc.jpg[/img][/align][align=center]图一、母亲节邮票[/align][align=center][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/0a0990b4-7085-46b4-ab31-51daf7ad7abe.jpg[/img][/align][align=center]图二、中国建设银行康乃馨邮票[/align][align=center][/align]我们都知道康乃馨是送给母亲的花朵，她的每一片花瓣都盛满感激,让人倍感温馨。[b][color=#d77675]那么你了解康乃馨的花瓣在扫描电镜下的微观结构吗？[/color][/b]今天小编就借助蔡司evo ma系列扫描电镜，简单为大家介绍一下康乃馨花瓣微观世界的精彩。[align=center][/align][b]一、康乃馨样品的选择[/b]小编在花店购置红色康乃馨鲜花一支，基于干花瓣保存时间长的原因，我们将其花瓣及柱头取下，放在滤纸上，在室温条件下自然晾干48小时，然后利用导电胶将康乃馨花瓣及柱头粘在样品桩上（图三）。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/8c431859-462a-48ee-b0b9-fbd5b9cdcdd1.jpg[/img][/align][align=center]图三、康乃馨样品准备及粘贴[/align][align=center][/align][b]二、扫描电镜下的康乃馨花瓣[/b][align=center][/align]我们来看看用[b][color=#d77675]蔡司evo ma系列扫描电镜[/color][/b]拍摄到的康乃馨花瓣的微观图像，实验中观察了花瓣的正面（图四）和背面（图五），并分别拍摄了花瓣边缘、花瓣中心部位以及花瓣根部的微观图像。通过观察发现，宏观上康乃馨花瓣边缘是齿状，不规则，将其放大500倍后，花瓣上有很多阵列状颗粒凸起结构，这样的表皮结构可以很好的保护花瓣并且增强光合作用，利于花朵生长。由于是干花瓣，有些凸起颗粒虽然已经塌陷，但是结构依然非常明显。我们将花瓣边缘的正反面进行对比发现，正面花瓣边缘颗粒凸起结构的间隙要比反面凸起结构的间隙略大，这是因为花瓣上表皮负责感知和接收阳光照射，加上蒸腾和呼吸作用等原因，促使花瓣正反面的凸起间隙不同。这种结构也是导致花瓣正反面颜色略有不同的原因。花瓣中心部位也是阵列状颗粒凸起，但是颗粒尺寸要比边缘的颗粒尺寸大一些。花瓣的根部正反面都是纤维状，这是给花瓣输送养分的“血管”，“血管”彼此相通，关系十分密切。也许正是这样的阵列凸起结构和纤维的“血管”根部，也形象的表示了将康乃馨赠与母亲，象征着母子关系密切，体现着人伦至爱，亲慈子孝的美德。[align=center][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/a4eb5483-b947-44e7-9ec5-d4162626b766.jpg[/img][/align][align=center][color=#333333]图四、正面花瓣边缘，花瓣中心,以及花瓣根部[/color][/align][align=center][color=#333333][/color][/align][align=center][color=#333333][/color][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/4663d24d-4e5a-4069-866b-ea910a8b1308.jpg[/img][/align][align=center]图五、背面花瓣边缘，花瓣中心以及花瓣根部[/align][b]三、扫描电镜下的康乃馨柱头[/b][align=center][/align]一般说植物的花蕊分为雌蕊和雄蕊两部分，雌蕊可以分为下部能育的子房和上部不育的花柱，花柱上部再发育形成柱头，在花朵受精过程中，花粉先落到柱头上，长出花粉管，花粉管通过花柱进入子房，最终完成雌雄配子的融合，可见花柱在花朵的受精过程中有很重要的作用。图六的b”中，清晰的看到花柱上分化出很多绒毛状的柱头分支，结构紧密，就像一位母亲怀抱着孩子一样，这些柱头分支仿佛正对着花柱说“妈妈，我爱您！谢谢您赋予了我生命，并含辛茹苦把我养大!”[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/a044f90b-b03e-404e-9a7b-00b022b7077a.jpg[/img][/align][align=center]图六、康乃馨柱头的微观结构[/align]

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。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201702/uepic/c6d3363f-8511-415e-bbaf-a7ad6ffc16c6.jpg[/img][/align][b]二、序 言[/b]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？[b]三、大米断面显微形貌分析，大米淀粉形貌及淀粉复粒形貌[/b]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[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201702/uepic/e8e499bc-32b2-4660-829b-92c695d32232.jpg[/img][/align][align=center]大米断口显微形貌图[/align] 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。[b] 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。[/b]2. 复粒淀粉沿晶/穿晶断口形貌分析[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201702/uepic/fad7b762-e709-4534-93e8-4709c72ba61c.jpg[/img][/align][align=center]复粒淀粉穿晶断裂（左）和沿晶断裂（右）形貌差异对比[/align][align=center] [/align]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[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201702/uepic/90277f42-65c6-48e8-97a9-58e8810c6ce2.jpg[/img][/align][align=center]陈米（左）与新米（右）断口显微形貌差别[/align][align=center] [/align]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。[b]四、后 记[/b]“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。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201702/uepic/d922e167-43b6-4cd9-a896-3f2bf372e804.jpg[/img][/align]

最新一期生活中的仪器分析之【微观看世界】到目前为止已经有12篇作品出炉了~~大家希望参与的可得抓紧了！参与方式、报名要求、奖励方式及地址：http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131014/5009273/下面是已经参赛的作品，看看您是否能激发您的灵感，在显微镜下拍出与众不同的微观世界！【微观看世界】送你一辆无烟两轮环保车http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131017/5015339/【微观看世界】钨灯丝电镜下的蜈蚣和蚂蚁http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131016/5013521/【微观看世界】昆虫等小型生物SEM系列~之二——白纹伊蚊http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131021/5021012/【微观看世界】小小鼠标光学引擎，内有广大乾坤世界http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131023/5024561/【微观看世界】显微镜下的石头http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131023/5023380/【微观看世界】基于扫描探针显微镜的表面氧化纳米刻蚀技术——人像http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131026/5028472/【微观看世界】番茄酱中霉菌检测http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131029/5032964/【微观看世界】光纤横截面和纵截面的扫描电镜观察http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131109/5052384/【微观看世界】纳米操纵http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131112/5056719/【微观看世界】钟表用人造红宝石轴承的生产工艺分析http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131113/5059015/【微观看世界】冷轧板表面缺陷分析http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131114/5059336/【微观看世界】趣味TEM实验室之金纳米颗粒构成麻将筒子排列http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131118/5065764/

黑夜给了我黑色的眼睛，我却用他寻找光明，不！我要用他观察微观世界！虫子、电子制品、食物、石头、基于电镜的刻蚀技术您还能用显微镜观察什么与众不同的东西！要的就是标新立异！同样的显微镜看出不同的世界参与活动http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131014/5009273/【微观看世界】钨灯丝电镜下的蜈蚣和蚂蚁http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131016/5013521/【微观看世界】昆虫等小型生物SEM系列~之二——白纹伊蚊http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131021/5021012/【微观看世界】小小鼠标光学引擎，内有广大乾坤世界http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131023/5024561/【微观看世界】显微镜下的石头http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131023/5023380/【微观看世界】基于扫描探针显微镜的表面氧化纳米刻蚀技术——人像http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131026/5028472/【微观看世界】送你一辆无烟两轮环保车http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131017/5015339/【微观看世界】番茄酱中霉菌检测http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131029/5032964/【微观看世界】光纤横截面和纵截面的扫描电镜观察http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131109/5052384/【微观看世界】纳米操纵http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131112/5056719/【微观看世界】钟表用人造红宝石轴承的生产工艺分析http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131113/5059015/【微观看世界】冷轧板表面缺陷分析http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131114/5059336/

老实说材料的微观世界，其极致是看到原子，原子排列，甚至于所谓“三维排列”，这些工作上世界七十年代后已经做到，限于此似乎解决不了什么实际问题，但做为一种观察手段确实是进步了，也值得庆功。随着电镜制造技术的进步，控制系统的数字化，再加上制样技术的发展，达到高分辨率观察的目标，在当代已不成问题。微观世界的研究最大的问题是如何利用微观结果解决工程上的实际问题，这是这方面研究者梦寐以求的目标，但难度实在太大，其关键是要求从事该领域的技术专家具备多方面的基础理论，如现代物理、现代化学、固体理论，结晶学、量子理论，等等，同时还应具备材料物理、材料化学、材料科学、材料工程，甚至工程设计、失效分析，等等。这显然不可能集全部学问于一身，于是需要一个多方面真才实学的人才的团队。这在国外发达国家上世纪已有多个国家级重点实验室。中国以透镜为饭碗的科学技术人才评上院士的也已经不少。大家来晒一晒自己所知道和接触到的，国内微观技术都真正解决了那些具体工程问题呢？

[b]序 言[/b]蚂蚁在我们的日常生活中随处可见，路边的草丛里、树林里甚至是房间里，随处可见蚂蚁成群结对，忙忙碌碌、懵懵懂懂的娇小身影。对于步入中年的大多数80后的小伙伴们来说，童年时光里肯定少不了蚂蚁的陪伴——蚂蚁洞里灌水、破坏蚂蚁巢穴或者静静的观察蚂蚁来来回回搬运食物等，都给童年生活平添了无穷的乐趣。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/2b368970-8ce4-4944-8a60-f96b4d3e7ba4.jpg[/img][/align]在这个过程中，不知道大家有没有注意到蚂蚁行为的特征，比如：走路会东张西望、摇头晃脑的，如果将手指静止放在它的面前，它有时会顺着手指爬行，而不是绕路而行。那蚂蚁这种行为特征的表现原因是什么呢？今天小编就带大家一起来看看蚂蚁的世界~[b]一、蚂蚁样品的选择[/b]小编和小伙伴在实验室外面的草丛里捉到了几只勤劳、活泼的蚂蚁，然后将其放在装有酒精的EP管里，不到2分钟蚂蚁就蜷缩、醉倒了。将醉倒的蚂蚁取出，用滤纸将酒精吸干，然后利用导电胶将蚂蚁粘在样品桩上。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/56b9b4a7-3d92-4e8a-abc0-f90e50324717.jpg[/img][/align][align=center][/align][b]二、扫描电镜下的蚂蚁[/b]采用蔡司EVO MA系列的低真空模式，我们对多只蚂蚁进行了观察。可以看出尽管大小有所差异，其结构都是类似的，由头、胸、腹三部分组成，头部有两个触角，眼睛长在头颅两侧，下方有两颗弯曲的牙齿。共有6条腿，每条腿由粗细不同的四节组成，同时身体表面有大量柔毛。接下来，小编就带领大家依次来细致观察蚂蚁的功能部位——眼睛和触角~[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/02d8dad3-f9bf-4f33-bced-91635f8775e4.jpg[/img][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/51e9dbea-20cc-4914-a0c4-a8bac32a5a28.jpg[/img][/align][align=center][/align][b]三、扫描电镜下蚂蚁的眼睛[/b]对眼睛进行放大，我们可以看到它是由大量单眼组成的复眼，且其表面含有一些细长的绒毛，称为感应毛（sensory hair），对于雌雄蚂蚁来说，其感应毛的长度是不同的，雄性蚂蚁的感应毛比较短，大约为17-25μm，而雌性蚂蚁的感应毛大约为17-90μm，以此为依据，我们可以辨别雌、雄蚂蚁，不幸的是，小编此次捕获的蚂蚁均为雄性。尽管蚂蚁的复眼由大量单眼组成，但是蚂蚁的视野却只有3度，视力也只有人类平均视力的十分之一。原因是人类的眼睛是长在头颅内的，但是蚂蚁的眼睛却被自然界放在了头部的突出部分，几乎不能移动，有点类似于车灯。所以对于蚂蚁来说，面对物体时，只存在面对面看到或者视而不见。但是如果物体静止不动的话，它的眼睛依然接收不到刺激，所以这就解释了为什么当我们长时间静止不动时，蚂蚁会没有目的性的跑到身上来。[align=center] [/align][align=center][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/5ef83258-f5fe-4e00-aed2-6921222f28b4.jpg[/img][/align][align=center][/align][align=center][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/76f6c7b9-7869-4f75-a1f3-c0f5e514ec40.jpg[/img][/align][b]四、扫描电镜下蚂蚁的触角[/b]看完了眼睛以及如何分辨雌雄之后呢，接下来，小编带领大家一起探究蚂蚁的触角。大家应该都观察过，蚂蚁走路的样子类似于盲人，触角就相当于盲人手里的竹竿，每走一步，都要像盲人一样，用触角不断敲击地面，来探究前面的道路。蚂蚁的触角除了有触觉作用外——探明前面物体的轮廓、形态以及硬度等，还有一个重要作用——嗅觉，即通过闻味道来记路，其表面的软毛及孔洞含有吸收气味的细胞，可以帮助吸收气味。同时蚂蚁在走路时，会从腹部和腿上分泌带有特殊气味的化学物质——信息素，留下痕迹。其他蚂蚁会依据此信息，逐渐聚集到这条路径上来，但是蚂蚁也有喜欢创新的，他们也会发现更短的路径，这样，整个蚁群通过这种信息素进行相互协作，形成正反馈，从而使多个路径上的蚂蚁都逐渐聚集到最短的那条路径上。[align=center][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/41059955-a9ff-4069-9569-c7b7ad7509c3.jpg[/img][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/6e52e9f1-b6f4-422d-92c5-d14838d0b679.jpg[/img][/align][align=center][/align]不过，最近的研究，还表明如果气味导航失效了，那蚂蚁还有一种定位功能叫做“紫外线导航”。它是依靠太阳的位置，利用天空偏振光来导航。科学家曾做过类似的实验：发现沙漠中的蚂蚁，离开巢穴时，会弯弯曲曲的前进寻找食物，但是归途中，却可以沿直线返回。但是如果让蚂蚁带上“有色眼镜”，结果发现，在波长400nm的天空光下，蚂蚁会迷路；而波长400nm的天空下，蚂蚁很快便可以发现回家的路。紫外线的波长是400nm，因此，说明蚂蚁是通过紫外线导航的。由此可见，蚂蚁是利用偏振紫外线导航的，他们的眼睛是天然的偏光导航仪。[b]后 记[/b]基于蚂蚁寻找食物过程中发现路径的行为，Marco Dorigo于1992年在他的博士论文中提出了一种用来在寻找优化路径的机率型算法——蚂蚁算法或者蚁群算法。他的特点就是：通过正反馈。分布式协作来寻找最优路径。它充分利用了生物蚁群可以通过个体间简单的信息传递，搜索从蚁巢至食物间最短路径的集体寻优特征。基于蝙蝠的夜间飞行，科学家们在飞机上装上了雷达；基于蚂蚁寻找食物的方式，专家们发明了蚂蚁算法。大自然真的是一个神奇的造物主，造就了形态各异的世间万物，每个生物各怀绝技，为你关上了一扇门的同时为你了留了一扇窗。对大自然感到好奇吗？那就追随蔡司扫描电镜的步伐，一起来探索吧~~

[align=center][b][/b][/align][align=center][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/6fb311a3-32ad-4aaf-988a-e45b127ef430.jpg[/img][/align][b]引子[/b]各位看官，小编今天出一道竞猜题，请问上图欧波同LOGO是用什么材料做成的？小编声明在先，猜对没奖。[b]前期回顾[/b]书归正传，前两期内容我们通过显微分析技术，探索了2009版的美元防伪蓝条和我们的粮食——大米的微观结构，本期我们的题目是【‘蝶’影重重】。[b]序言[/b] 还记得我们第三期节目中美元防伪蓝条么？那一期我们通过显微分析美元MOTION安全线解开了微透镜阵列成像技术之谜。小编觉得呢，人不能只为money活着，还要有诗和远方，春天到了，没事多出去走走，看看这美丽多彩的世间万物，比如说——蝴蝶。[align=center][img=,500,314]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/0b9c09bc-79f9-4859-8ab2-7650c73909e1.jpg[/img][/align][b]蝶儿为什么这样‘炫’？[/b] 先来看看小编的这只蝴蝶标本吧[b][/b][align=center][b][img=,400,250]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/0f8a3118-11b3-4606-854c-ec8f28435fb6.jpg[/img][/b][/align][b][/b]剪取翅膀黄色和绿色部分，置于偏光显微镜和扫描电镜内观察，结果如下：[b]偏光显微镜下图像[/b][align=center][b][img=,450,336]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/efb1e6a9-2fc1-4089-ae20-30e4e642390f.jpg[/img][/b][/align][b][/b][align=center][b][img=,450,338]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/babfed26-19f5-4856-9d05-959e79e2ffdc.jpg[/img][/b][/align]偏光显微镜下，我们的蝴蝶翅膀上可以看到绿色翅膀部分有好多鳞片紧密排列，而鳞片上还有微细的结构，是不是还有更小的结构呢？这些细小结构对发光有没有影响呢？我们随后用ZEISS场发射扫描电镜进行[b]超低电压观察[/b]（原因是蝴蝶翅膀不导电、怕辐照、观察原始形貌又不能喷金）[b]扫描电镜下图像绿色部分[/b][align=center][img=,500,255]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/19fa9ba6-9c85-4916-b1aa-df15b8b9d6f7.jpg[/img][/align]图A中可以发现蝴蝶翅膀上鳞片鳞次栉比，且有分层，上层鳞片局部放大（图B、图C）清楚可见鳞片上有很多脊脉和微小凹坑。[b]黄色部分[/b][align=center][img=,500,240]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/8b5ef3ae-5986-4945-a029-f6fa2647cf4c.jpg[/img][/align] 黄色部分微细结构明显与绿色的结构不同，排列紧密呈条纹状的脊脉（图B、图C）。这些结构难道就是蝶儿这么“炫”的原因？[b]原理解析[/b] 其实呢，自然界生物的色彩原理有科学家研究过，有兴趣的朋友可以自行度娘或Google。对于蝴蝶来说，它身上斑斓的色彩来源于鳞片内含有的色素和鳞片的这些细微结构，称之为鳞片的[b][color=#0070C0]化学色[/color][/b]和[b][color=red]结构色[/color]，[/b]色素色彩的变化主要来源于对不同频率光的吸收，而结构性色彩，其原理是利用周期性结构，即光子晶体，对光的反射、透射等进行调控。[color=#0070C0]所谓化学色[/color]，也叫色素色是指鳞片由于含有不同的色素而显现出不同的颜色。蝴蝶翅膀的色素一般有黑色素(melanins)，黄酮类物质(flavonoids)，蝶呤(pterins)和眼色素(ommochromes)等四种。比如，蝶呤可以增强光线在单个鳞片里的反射，因而蝶呤含量高的鳞片会表现艳丽的色彩；而黑色素是高分子聚合物，会同时吸收UV和可见光，一般表现为蝴蝶翅膀斑斓花纹底下默默付出的黑色和深棕色的背景。每片鳞片都是由一个表皮细胞产生的，有自己独特的颜色，各色的鳞片们像瓦片一样彼此重叠，拼凑出眼点，条纹和渐变色等等图案（见下图）。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/21a7e16e-cef2-4090-b14e-1628b52178ce.jpg[/img][/align] [color=red]结构色[/color]是鳞片表面的微观物理结构产生的。这些微观结构，比如鳞片内的多层片状薄膜（也叫肋状结构，肋片），使光波发生干涉、衍射和散射而产生了比化学色更加绚丽的颜色。这些色彩可以因不同视距、视角等因素而变化，泛着金属般的光泽，又称为彩虹色。几乎没有蝴蝶不具有结构色，尤其是闪蝶科和凤蝶科的蝴蝶。比如这只来自印尼的爱神凤蝶（见下图）。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/9a872a0f-9806-468f-82ca-c84bdc41e50f.jpg[/img][/align] 这种现象原理是什么呢？我们都知道，光从一种介质进入到另一种介质，会同时发生光的反射和折射。如果一束自然光（白光）进入一个厚度为d的薄膜，会在薄膜的上表面发生一次反射，同时折射进入薄膜。由于白光是由各色光组成的，各色光的折射角不一样，第一次折射就将赤橙黄绿青蓝紫不同波长的光分离出来了。这些不同波长的光再遇到薄膜的下表面，又会发生一次反射和折射，若存在多个薄膜则依次类推。这样，各色光线的第二次反射光线，和它们的第一次反射光线，频率相同，传播方向相同，具有了干涉的基本条件。而当同样波长的光发生相长干涉时，所产生的光亮度则是色素发光没法儿比的。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/26d5f178-c226-4e6b-9d6e-34160ecd923f.jpg[/img][/align][align=center]【上图：白光遇到薄膜时发生的折射和反射。下图：当两列相干光波相遇时，如果位相差异为波长的整数倍，那么它们的波峰会和波峰相遇，波谷会和波谷相遇，光波的振幅变大，亮度提高，这种现象叫做相长干涉（constructive interference）。图片来自HowStuffWorks】[/align][b]后记[/b]总之，鳞片的化学色构成蝴蝶静态的美丽花纹，而结构色，则赋予静止花纹以生命，让它随着光线发生动态的变化。正是这两种色彩的水乳交融，让自然界造就出那么多色彩斑斓的蝴蝶。[align=center][/align]

[align=center]——不同断口在SEM下的微观分析[b] [/b][/align][b]前期回顾[/b]上期我们探索了蚂蚁在扫描电子显微镜下的形貌。从整体形貌到细节上的形貌，详细的描述了蚂蚁身体上的各个结构的形貌以及功能。本期我们继续借助扫描电子显微镜研究不同加工条件下合金的断口，以表征其塑性性能。[b]序 言[/b]合金通常要经过铸造、压力加工（如轧制、挤压、锻造、拉丝以及冲压等）和热处理等过程，以获得优良的组织，制成合适的型材和工件，应用在国民经济等各种领域。在产品批量生产前，通常利用一系列的拉伸试验以检验材料的一些力学性能。从拉伸试验过程中，可以得出一系列的拉伸曲线，以表征材料的本征弹性、塑性、韧性等。在拉伸曲线的最后阶段，试样在外力作用下丧失连续变形，就会断成两段。试样的断裂过程包括裂纹的萌生和裂纹的扩展两个基本过程。金属材料的断裂过程在工程上有很大的实际意义。桥梁、轮船、汽车、宇航器的断裂行为给国民经济带来了巨大的危害。金属材料的抗断裂行为主要取决于两大因素。一是外因。如应力状态、温度、湿度等。二是内因。如显微组织和化学成分等。人们可以通过调整合金的化学成分，改善加工参数以及热处理方案，以提高材料的性能指标。人们在追求合金的高强度的同时，越来越关注材料的塑性和韧性等。本文主要通过一些合金的断口的微观形貌来分析材料的塑性指标。材料的断裂主要分为两大类：塑性断裂和脆性断裂。塑性断裂又叫延性断裂，断裂前发生大量的宏观塑性变形；脆性断裂过程中，几乎没有宏观塑性变形，但是在局部区域内存在一定的微观塑性变形。本文选取了四种不同变形量的铝合金的断口，观察其形貌组织，以表征其塑性指标。[align=left] [b]20%变形量下的合金断口——形貌分析[/b][/align]从图1可以看出，20%变形量下样品的断口主要是韧窝解理型断口，在解理断口的周围有一些韧窝。一般来说，韧窝越大，分布越多，材料的塑性性能越好。在较低的倍数下，有解理台阶和微裂纹的形成。解理裂纹继续扩展过程中，解理台阶相互汇合，形成“河流花样”。在较高的放大倍数下，可以从这些解理断口看出试样的晶粒呈长条状分布，这些长条状晶粒的尺寸多为15um左右，主要是由于加工变形造成的。在这些长条状晶粒的周围分布着少量的小晶粒，这些小尺寸晶粒的尺寸多为5um左右，主要是由于局部再结晶造成的。此外，在有的解理断口中还含有少量的第二相颗粒或孔洞。这些孔洞可能是由于在断裂过程中，晶体内部的第二相颗粒的脱落留下的位置造成的。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/7c765c89-9e7f-4c5f-a234-65837526d353.jpg[/img][/align][align=center]图1 20%变形量下合金的断口形貌图[/align] [b]30%变形量下的合金断口——形貌分析[/b][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/f7a78066-12a6-48e6-be2e-c34ff884cfbc.jpg[/img][/align][align=center]图2 30%变形量下合金的断口形貌图[/align]从图2可以看出，30%变形量下样品的断口主要是韧窝解理型断口。与20%变形量下样品相比，30%变形量下样品的韧窝增多，表征在较大的变形量下，材料的塑性增强。主要表现在两个方面，一是韧窝的体积增大，二是韧窝的数量增多。在较高的放大倍数下，从这些解理断口看出呈长条状分布的变形晶粒，这些长条状晶粒的尺寸多为10um左右。在这些长条状晶粒的周围分布着少量再结晶晶粒，这些小尺寸晶粒的尺寸多为3um-5um左右。此外，在这些解理断口分布区域还有一些撕裂棱和第二相颗粒的分布。[b]50%变形量下的合金断口——形貌分析[/b]从图3可以看出，50%变形量下样品的断口主要是韧窝解理断口。有明显的解理台阶以及“河流花样”。在较高的放大倍数下，从解理断口的形貌可以看出长条状晶粒的周围分布着大量的近乎等轴的再结晶晶粒。这些长条状晶粒较少，且其尺寸多在7um-10um范围内，这些小尺寸晶粒的尺寸多为5um左右。表明材料发生了明显的再结晶。在这些解理断口中有第二相颗粒的分布，且这些颗粒尺寸较20%变形量下的颗粒尺寸要小一些。表明第二相颗粒的固溶强化作用增强，材料的力学性能以及塑性会有一定的改善。在这些几乎等轴的晶粒边缘含有一定的韧窝。这些韧窝的体积较小，可能是由于大变形量下颗粒尺寸较小，形成的韧窝也比较小。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/f7ff5595-dfb5-468a-9725-bb04a9e984f7.jpg[/img][/align][align=center]图3 50%变形量下合金的断口形貌图[/align][b]60%变形量下的合金断口——形貌分析[/b]从图4可以看出，60%变形量下样品的断口主要是韧窝解理断口，在解理断口的周围有一些韧窝。从解理断口可以看出晶粒都呈近乎等轴分布，且这些晶粒的尺寸较50%变形量下的晶粒尺寸较大。这表明再结晶过程已经较充分进行，并且发生了一定程度的再结晶晶粒长大的行为，这不利于材料的塑性性能。在部分几乎等轴的解理断口中含有细小的第二相颗粒。这些第二相颗粒起到了很好的固溶强化的作用，对材料的塑性性能也有一定的益处。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201705/uepic/f3c29b6b-49a4-434b-abce-bbf720c4a75e.jpg[/img][/align][align=center]图4 60%变形量下合金的断口形貌图[/align][b]后记[/b]通过扫描电子显微镜下不同变形条件下的合金的断口形貌观察，可以看出随着变形量的增加，合金的再结晶程度增加，晶粒的尺寸逐渐减小，第二相的颗粒也会发生一定的碎化。材料的塑性会有一定的提高。但是，当变形量到达一定数值时，部分再结晶晶粒会发生一定的长大，可能对合金的塑性性能有一定的损害。当然，材料的力学性能与多种外因和内因有关。我们在选择合适的加工工艺同时，可以通过调节合金的成分、改善合金的热处理工艺等，获得优良的塑性性能。

[align=center]——锂离子电池负极材料的改性[b] [/b][/align][b]序 言[/b]通常商用的锂离子电池都选用碳来做负极材料。但是碳材料作为锂离子电池负极材料，脱锂嵌锂电位比较低，容易引起金属锂的析出，且碳材料热稳定性较差，很容易发生安全事故,大大降低了锂离子电池的安全性能。氧化钛由于其良好的循环稳定性及较安全的充放电电压（1.5V），丰富的储量以及无毒、对环境无污染等特性，是一种最有潜力替代碳材料的负极电池活性材料。[align=center] [/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/e04c2a76-f958-44f3-b141-bd35bc5a5643.jpg[/img][/align][align=center]金红石型氧化钛脱锂嵌锂模型图[/align] 如上图，在很多金红石氧化钛脱锂嵌锂机理的研究中都提到了锂离子在金红石晶体内的扩散只有沿着方向（上图蓝色区域）才能进行。而锂离子在（110）晶面上（上图红色区域）只是以界面吸附的情况进行储锂的，这种在（110）晶面上的储锂只在表面浅层的钛氧八面体上发生，而晶体体相内部是不具备嵌锂脱锂活性的，这也意味着微米级的金红石型氧化钛在作为锂离子电池负极材料时具有很低的电池比容量，如何通过暴露更多的（001）面来提高金红石的比容量是研发氧化钛基负极电极材料首先要解决的问题。1. 金红石型纳米材料的生长机理[align=center] [img]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/b9b35cac-9ad3-4c02-ae92-ebe9f7a1b6bf.jpg[/img][/align][align=center][/align][align=center]金红石纳米颗粒生长机理图[/align]如上图所示，由于金红石型晶体{110}晶面的表面能远远低于{001}晶面的表面能，因此金红石纳米晶体在沿不同晶向上的生长速度大不相同，且生长过程中为了保持晶体结构的稳定，会选择性的暴露更多的表面能更低的{110}系晶面。根据这个原理只要我们在【Step1】步骤中加入合适的晶面生长抑制剂，降低晶体沿{001}晶面方向的生长速度，则可以暴露出更多的金红石{001}晶面，同时也增加了纳米晶体的孔隙率，为锂离子电池的脱离嵌锂提供更多的活性位点。2. 不同生长速度的纳米晶体的微观结构表征[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/efad5c72-96a7-45e3-b626-c491f46cf232.jpg[/img][/align][align=center]不同晶向上晶体生长速度快但不均匀（a）、速度慢（b）、快且均匀（c）的形貌及比表面积图[/align][align=center] [/align]由上图【C】可以看到，当选择合适的工艺及条件时，可以合成出暴露{001}晶面族更多的纳米颗粒，且相对于另外两种颗粒来说，它有更高的比表面积。3. 锂电性能测试评价[align=center][img=,600,435]http://img1.17img.cn/17img/images/201703/uepic/12b410e5-b889-4030-a6fd-710be53650ac.jpg[/img][/align][align=center]不同晶向上晶体生长速度快但不均匀（a）、速度慢（b）、快且均匀（c）的电池性能测试[/align][align=center] [/align]如上图所示，同样一种材料通过形貌调控后，锂电池的比容量由90-100mAh/g升高到了220mAh/g，比容量提升了一倍还多。由此可见通过不同的材料合成工艺可以合成出性能千差万别的材料出来。[b]后记[/b]随着纳米技术越来越贴近人们的日常生活，显微形貌分析不再仅仅局限于对微观材料形貌的观察与模仿，在对材料的改性及生产过程管控中也起到了越来越重要的作用。为新材料、新产品的研发提供了强有力的技术支持。

1674年，荷兰布商列文• 虎克(Antonie van Leeuwenhoek,1632～1723)为了检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜（300倍左右），并观察到了血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子，这是人类第一次观察到完整的活细胞。列文• 虎克把他的观察结果写信报告给了英国皇家学会，得到英国皇家学会的充分肯定，并很快成为世界知名人士。列文• 虎克的一生致力于在微观世界中探索，发表论文402篇，其中《列文• 虎克发现的自然界的秘密》是人类关于微生物研究的最早专著。