功能无机材料课件材料的表征
无机高分子材料的合成及其表征
无机高分子材料的合成及其表征无机高分子材料是一种新型的无机聚合物材料，其特点是化学结构稳定、分子量大、熔点高、强度大，可以广泛应用于能源、材料、电子、化学和生物等领域。
本文将从无机高分子材料的合成方法和表征技术两个方面进行探讨。
一、无机高分子材料的合成方法（一）溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种非常古老的无机材料合成方法，源于古罗马人在建筑材料中使用的水泥。
它是在一种混合物中，将某些化合物溶解在一种溶剂中，产生胶体，在一定条件下，胶体会凝固、干燥、成为一种固体物体。
在这个过程中，由于沉淀形成了高度有序的结构，所以可以实现无机高分子材料的合成。
（二）水热法水热法是在高温、高压水环境下，利用水的一些特性，通过合成反应来形成无电解质晶体或者固态材料。
常用于制备一系列具有多样化微观形貌的纳米无机材料和无机高分子材料。
例如，在水热条件下，可以将金属离子和有机配体反应生成无机高分子材料。
（三）溶液凝聚法溶液凝聚法是一种通过化学反应合成无机高分子材料的方法，其步骤主要包括配位反应、凝胶剂比例的优化和溶液表面张力的控制。
它具有对无机高分子材料的形貌、粒径、晶有度和成分等几何形貌方面的高度可控性。
二、无机高分子材料的表征技术（一）元素分析元素分析是一种用于确定样品中各个元素含量的化学分析方法。
常用于无机高分子材料的分析，其中的无机元素包括钠、镁、铝、硅、锰、铁等。
通过元素分析，可以了解无机高分子材料的成分和化学构造，同时也可以为后续表征提供基础数据。
（二）红外光谱红外光谱是表征样品中各个化学键的振动特性的方法，可以进行红外吸收光谱分析，得到各个化学键的振动波数和强度等参数，从而了解样品的化学组成。
无机高分子材料的红外光谱具有比较多的特征振动峰，可以通过对振动峰的分析，来确定无机高分子材料的结构和形貌等信息。
（三）扫描电镜扫描电镜是一种用电子束扫描样品表面，形成高分辨率图像的技术。
通过对无机高分子材料的扫描电镜图像进行分析，可以获得样品形貌、表面结构、粒径和孔径大小等信息。
无机纳米材料的制备和表征
无机纳米材料的制备和表征随着纳米科技的快速发展，无机纳米材料作为一类重要的纳米材料，在科学研究和应用领域中得到了广泛关注。
无机纳米材料具有较大比表面积、尺寸和形态可控等独特的物理和化学性质，因此在催化、传感、能源、材料、生物医学等领域展示了许多优异的性能和应用前景。
本文旨在介绍无机纳米材料的制备和表征方法。
一、无机纳米材料的制备无机纳米材料的制备方法有很多种，常用的方法包括溶剂热法、水热法、溅射法、还原法、燃烧法、微波法、气相法等。
这些方法的选择取决于所需的纳米材料类型、形态和性质等因素。
下面分别介绍几种常用的无机纳米材料制备方法。
（一）溶剂热法溶剂热法是通过加热反应溶液或混合溶液，使其发生溶解、反应或析出等反应过程，从而制备出纳米材料的方法。
它具有反应条件温度、反应时间、反应物浓度和添加剂等因素可调控、形态可控、易于操作等优点。
溶剂热法可以用于制备金属氧化物、金属硫化物、金属基合金、半导体材料、复合材料等无机纳米材料。
例如，以二元氧化物ZnO为例，可通过将Zn（NO3）2和NaOH按一定比例混合，并在甲醇中进行反应，得到球形ZnO纳米粒子。
（二）水热法水热法也被称为热水法或水烁热法，是指在高温高压水热环境下制备无机纳米材料的一种方法。
水热法具有反应时间短、纳米颗粒尺寸分布狭窄、粒径可控等特点。
该方法可用于制备金属氧化物、金属硫化物、金属基合金、半导体材料等无机纳米材料。
例如，以四面体纳米铁酸铁氧化物为例，可以将FeCl3和（NH4）2C2O4按一定比例混合，加入蒸馏水后，在高温高压水热条件下反应，制备出四面体型的纳米铁酸铁氧化物。
（三）溅射法溅射法是一种利用高能离子束或电子束轰击固体靶材，从而使靶材表面原子解离成原子或离子，并沉积到基片上形成薄膜或纳米结构的方法。
溅射法具有对原材料选用不受限制、薄膜质量高、膜厚均匀等优点。
溅射法可用于制备金属、合金、氧化物、氮化物等各种无机材料纳米膜。
例如，以氧化铜为例，可以将Cu靶材和氧气的混合气体放置于反应腔内，在较高的真空环境下，通过离子轰击实现氧化铜纳米薄膜的制备。
材料表征技术ppt课件
1.空间点阵
F1-8空间点阵
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莫塞莱定律
X射线荧光光谱分析和电子探针微区成分分 析的理论16 K射线的双重线
W靶: 0.0709nm 0.0714nm
K波长=？ 加权平均
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产生特征（标识）X射线的根本原因：内层电子的跃迁 • 激发源：高速电子、质子、中子、 X射线; • 每种元素都有特定波长的标识X射线：X射线光谱分析的原理
indexing, structure refinement and ultimately structure solving • Degree of orientation of the crystallites: texture analysis. • Deformation of the crystallites as a result of the production process: residual stress
• 要求与目标 正确选择方法、制订方案、分析结果 为以后掌握新方法打基础
• 课程安排
10
第一章 X射线的性质
• •1.1 引言 • •1.2 X射线的本质 • •1.3 X射线的产生及X射线管 • •1.4 X射线谱 • •1.5 X射线与固体物质相互作用
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第一章 X射线的性质 1.1 引言
• 1895， （德，物）伦琴发现X射线 • 1912，（德，物）劳厄发现X射线在晶体 中的衍射
T2-15 特征X射线谱及管电压对特征谱的影响
27
特征X射线产生：能量阈值
EnRn2h(cZ)2
hn2 n1 En2 En1
激发--跃迁--能量降低
KL LK
辐射出来的光子能量
KL hh/c
激发所需能量--与原子核的结合能Ek
无机纳米材料的表征及其应用
无机纳米材料的表征及其应用一、引言随着纳米技术的不断发展，无机纳米材料的研究和应用已经得到了广泛的关注和研究。
无机纳米材料因其特殊的性质和表面活性，具有广泛的应用前景，如生物医学、能源、催化、电子器件等领域。
无机纳米材料的表征是研究其性质和应用的重要基础。
本文将全面介绍无机纳米材料的表征及其应用。
二、无机纳米材料的表征1.传统表征方法无机纳米材料的传统表征方法包括透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线粉末衍射（XRD）、拉曼光谱和红外光谱等。
TEM和SEM可以观察到无机纳米材料的形貌、尺寸和形状等结构特征。
XRD可以分析无机纳米材料的晶体结构和晶格参数，拉曼光谱和红外光谱可以标识无机纳米材料的化学组成和表面结构等。
2.高级表征方法高级表征方法包括扫描透射电镜（STEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子能谱（TEM）和霍尔效应测量等。
STEM可以比TEM更准确地确定无机纳米材料的形貌、尺寸和形状。
AFM可以测定无机纳米材料的表面形貌和荷电性等。
XPS可以观察无机纳米材料的化学组成和氧化状态。
TEM可以测定无机纳米材料的电子结构和拓扑结构等。
霍尔效应测量可以测定无机纳米材料的导电性和磁性等。
三、无机纳米材料的应用1.生物医学无机纳米材料在生物医学领域的应用主要包括药物输送、光热治疗和生物成像等。
无机纳米粒子具有潜在的药物传递载体，可用于药物递送系统、高效零毒或靶向性药物在癌细胞中的投放，同时具有药物控释的功能。
纳米粒子还可作为激活器，经过特殊处理的无机纳米材料可通过将其植入到病变组织中，利用近红外激光激发得到的光热效应增强治愈效果，如提高癌症治疗的效率。
此外，无机纳米材料还可用于生物成像、诊断等领域。
2.能源无机纳米材料在能源领域的应用主要包括储能和转换、太阳能电池、燃料电池和电解水等。
以铁氧体纳米杂化材料为例，其具有优异的储能性能和高电导率，可用于电池等储能器件中。
材料性能与表征无机材料物理性能教学大纲
材料性能与表征无机材料物理性能教学大纲一、课程介绍《材料性能与表征》是材料类专业学生的学科基础课程。
本课程主要介绍材料的力学、热学、光学、磁学、电学的特性和表征方法，目的是使学生充分认识材料的物理性能以及这些性能在人类物质生活中的意义，学会利用这些知识解释有关材料的许多现象，认识材料的宏观性能与微观机制的联系，为材料的合成、制备、加工和应用指明方向。
主要内容包括：材料的受力变形、材料的脆性断裂与强度，材料的热学性能，材料的光学性能，材料的磁学性能，材料的电学性能等。
教学部分共含32个理论学时，16个实践环节学时。
Introduction“Properties and Characterization of Materials” is the main professional fundamental course for materials science and engineering students. This course mainly introduces the mechanical, thermal, optical, electrical and magnetic properties and characterization method of materials. The main purpose of this course is to make students fully understand the physical properties of materials and theirs significance in human materials life, learn to explain many phenomena of the materials by these knowledge, to understand the relationship between the macroscopic properties and microscopic mechanisms of materials, and to point out the directions for the synthesis, preparation, processing and application of the materials. The main contents of this course are listed as follows: stress deformation of materials, brittle fracture and strength of materials, thermal properties of materials, optical properties of materials, magnetic properties of materials, electrical properties of materials. The teaching part of this course includes 32 theoretical credit hours and 16 practical credit hours.课程基本信息二、教学大纲1、课程目标1）掌握材料性能的基本理论及其主要影响因素，培养学生对抽象问题的认识，使学生能够针对具体的材料工程问题，建立数学模型并求解。
功能材料的制备和表征方法
功能材料的制备和表征方法功能材料是指那些在特定工作条件下具有特殊功能的材料。
它们可以是介电材料、磁性材料、光电材料、超导材料、催化材料等等，它们的应用范围非常广泛。
本文将主要介绍关于功能材料的制备和表征方法。
一、介电材料的制备介电材料是指具有不导电性能的材料，其应用范围广泛，如绝缘材料、电容器、压电材料等等。
介电材料的制备方法主要有两种：化学法和物理法。
1. 化学法化学法是指在溶液中制备介电材料。
这种方法主要分为两类：水热法和溶胶凝胶法。
a. 水热法水热法是指在高温高压的条件下，使化学反应在水中发生。
这种方法一般适用于制备氧化物类介电材料。
其中，利用金属离子水解，形成水合物离子，再通过高温高压的条件，使离子热力学不稳定，从而形成介电材料。
b. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是指利用金属有机化合物或无机盐，通过水热处理、溶胶凝胶和热处理等步骤，制备出介电材料。
这种方法主要适用于制备氧化物类介电材料。
2. 物理法物理法是指利用物理原理和加工工艺，制备介电材料。
这种方法主要分为两种：薄膜法和射流法。
a. 薄膜法薄膜法是指在基底上制备具有介电功能的薄膜。
其中，有溅射法、分子束外延法、离子束外延法等各种技术。
薄膜法可以制备高性能、高稳定性的介电膜。
b. 射流法射流法是指利用高温等离子体，通过原位合成、原位沉积等工艺，在基底上制备出介电材料。
射流法可以制备出具有高纯度、小晶粒尺寸的介电材料。
二、介电材料的表征方法介电材料的表征方法主要包括两方面：物理和化学。
在物理表征方面，介电材料的电学性能、热学性能、微观结构等得到了广泛的研究。
在化学表征方面，介电材料的组成、化学反应、物理响应等被广泛研究。
1. 物理表征物理表征是指通过实验手段，研究材料的物理性质，从而揭示其结构性质和性能关系。
其中，介电材料的物理表征主要包括电学性能、热学性能、微观结构等。
常用的表征方法主要有：a. 介电测试介电测试是指通过对介电材料的电学性能进行测试，从而获得介电性能参数。
无机纳米材料的表征方法
无机纳米材料的表征方法
1.形貌，电子显微镜（TEM）,普通的是电子枪发射光电子，还有场发射的，分辨率和适应性更好；
2.结构，一般是需要光电电子显微镜，扫描电子显微镜不行
3.晶形，单晶衍射仪，XRD，判断纳米粒子的晶形及结晶度
4.组成，一般是红外，结合四大谱图，判断核壳组成，只作为佐证
5.性能，光-紫外，荧光；电--原子力显微镜，拉曼；磁--原子力显微镜或者专用的仪器
纳米微粒的影响因素很多：纳米微粒一般容易团聚，所以表面活性剂，自身组成，以及存放环境都会影响纳米微粒
在合成阶段，很多因素都会影响产物，时间，温度，剪切力，溶剂，滴加速度及顺序，冷却方法，甚至药品纯度，产地，批次，都会影响最终产物的形貌或者性能，在合成阶段，最好多做几次实验，验证重复性，表征阶段，千万不要刻意寻找理想形貌，尊重科学，尊重事实，一个铜网上面可能有很多形貌，说明实验还得继续。
四氧化三铁作为磁性纳米微粒，合成阶段早做烂了，主要是性能的表征，还有复合，但是国内的表征很不看好
应用主要是作为磁溶液，生物标记，缓释核，以及探伤，很多啦，多看看文献。
注意，表征的时候不要用电磁的显微镜，会对显微镜产生永久的损伤，产生不可挽回的偏差，需要用场发射或者扫描
扩展资料
纳米结构：纳米结构包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。
对纳米阵列体系的研究集中在由金属纳米微粒或半导体纳米微粒在一个绝缘的衬底上整齐排列所形成的二位体系上。
而纳米微粒与介孔固体组装体系由于微粒本身的特性，以及与界面的基体耦合所产生的一些新的效应，也使其成为了研究热点，按照其中支撑体的种类可将它划分为无机介孔复合体和高分子介孔复合体两大类，按支撑体的状态又可将它划分为有序介孔复合体和无序介孔复合体。
功能性材料制备与表征方法评估
功能性材料制备与表征方法评估功能性材料在各个领域都有广泛的应用，包括环境保护、能源储存、生物医学、光电子等。
为了获得理想的功能性材料，制备和表征方法的选择至关重要。
本文将评估功能性材料制备与表征方法的常用技术，以指导研究人员在制备功能性材料时的选择。
一、功能性材料制备方法评估1. 热处理法热处理是一种常见的功能性材料制备方法，通过调节温度和热处理时间，可以改变材料的晶体结构、晶粒大小和晶体缺陷等性质。
热处理方法适用于多种功能性材料的制备，如金属氧化物、碳材料和半导体材料等。
优点是制备过程简单，并且可以得到均匀的材料结构和优良的性能。
然而，热处理也存在一些限制，例如无法控制晶格缺陷和表面结构的形成。
2. 溶剂热法溶剂热法是一种利用溶剂作为介质，在高温高压条件下制备材料的方法。
通过选择不同的溶剂和反应条件，可以制备具有不同形貌和结构的材料。
溶剂热法适用于制备纳米材料、纤维状材料和多孔材料等功能性材料。
优点是能够得到纳米级的材料结构和高度分散的颗粒。
然而，溶剂热法的缺点是对实验条件的要求较高，且易产生副反应。
3. 水热法水热法是一种在高温高压下利用水作为溶剂制备材料的方法。
水热法适用于制备金属氧化物、有机无机杂化材料和纳米材料等功能性材料。
该方法的优点是简单易行，无毒无害，对环境友好。
此外，水热法还可以通过控制反应时间和温度来调节材料的形貌和结构。
然而，水热法的缺点是对反应条件的要求较高，且在某些材料制备中可能出现副产物。
二、功能性材料表征方法评估1. X射线衍射分析X射线衍射是一种常见的材料结构表征方法，通过测量材料对X射线的散射模式，可以确定材料的晶体结构、晶格参数和晶粒大小等信息。
X射线衍射适用于多种功能性材料的表征，如金属、陶瓷和有机材料等。
该方法的优点是非破坏性，可以得到准确的晶体结构信息。
然而，X射线衍射的缺点是无法对非晶态材料进行分析，并且对样品制备要求较高。
2. 扫描电子显微镜分析扫描电子显微镜(SEM)是一种常用的材料表征方法，通过扫描样品表面，利用电子束与样品相互作用产生的信号来获得样品的形貌、尺寸和成分等信息。
有机无机纳米复合材料的合成及性能表征
有机无机纳米复合材料的合成及性能表征纳米材料的出现和应用，是人类材料科学领域的一次伟大革命。
其中有机无机纳米复合材料因其优异的性能备受关注。
本文将介绍有机无机纳米复合材料的合成方法及其性能表征。
一、有机无机纳米复合材料的合成方法1. 溶胶-凝胶法溶胶凝胶法是合成无机有机纳米复合材料最重要的方法之一。
这种方法利用无机某些物质，例如硅酸三乙酯、钛酸酯等，在溶剂中制备出乳状溶胶，然后通过退火、焙烧等处理方式，最终获得相关纳米复合材料。
溶胶凝胶方法具有操作简便、成本低廉、制备周期短等优点。
2. 真空旋转涂布法真空旋转涂布法（VAC method）是复合材料制备的一种快速、简单、成本低廉的方法。
该方法利用真空吸附技术将有机材料温度控制在50~200℃，然后通过旋转混合的方式制备出有机无机复合薄膜。
VAC方法对于制备微纳米薄膜有很好的应用价值。
3. 热解法热解法是一种高温方式制备无机有机纳米复合材料。
通常采用两步加工，首先在常温下将有机物质与无机物质在某些溶剂中混合，形成溶胶。
然后在高温条件下热解，得到有机无机复合材料。
这种方法制备出的纳米复合材料晶体纯度高，晶粒大小均匀，但需要较高的制备技术。
4. 电沉积法电沉积法基于电化学原理设计的一种制备纳米复合材料的方法。
在外加电场作用下，金属离子在电极表面还原，同时有机分子在电场下定向积聚形成有机无机复合材料。
电沉积法可以制备出非常规形态的有机无机纳米复合材料，并且具有高度的可控性。
二、有机无机纳米复合材料的性能表征1. 感光性能如何增强复合材料的感光性能是当前研究的热点之一。
有机无机纳米复合材料具有较高的紫外吸收能力，同时对于光子的感应性能也比较高，还可以通过分子工程等方法进行增强。
这种材料可以被用作开关、存储、感测器等领域。
2. 光催化性能有机无机纳米复合材料的催化性能也受到了广泛的研究。
复合材料的光催化性能主要由金属氧化物、活性小分子、有机分子等组成，其中的能带结构和光吸收特性会影响催化反应。
功能无机材料课件材料的表征
材料微观分析技术绪论
材料研究与微观分析技术
*
材料科学的进展极大地依赖于对材料进行微观分析表征的技术水平
3
1
2
4
宏观上的性能测试和微观上的组成与结构表征，这两个方面构成了材料的检测评价技术
材料设计的重要依据来源于对材料的微观组成和结构分析
材料制备的实际效果必须通过材料微观分析的检验
*
回顾材料研究的四大要素？
*
第三章 材料的表征
BRAND PLANING
讲授：赵宏滨
*
形貌分析
表面分析 ☆
复习内容
结构分析
材料的结构表征
热分析的分类与应用
01
品牌介绍
02
产品展示
制备
表征
设计
材料研究
因此可以说，材料科学的进展极大的依赖于对材料结构分析表征的水平。
热分析
材料制备的实际效果必须通过材料结构分析的检验
材料设计的重要依据
材料设计
传统的“炒菜”法
新材料 开发方法
发展方向
电子结构，原子结构和化学键决定了材料的固有性质
*
材料结构表征的基本方法
*
材料结构的表征目的:成分分析, 结构测定和形貌观察
元素组成 化合物组成 材料亚微观结构分析（形貌分析）
材料组成分析（化学成分分析）
材料微观结构分析 1nm尺度，原子及原子组合层次结构
*
岩石磨损工具
显微成像仪
穆斯堡尔分光光度计
阿尔法粒子Ｘ射线分光计
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材料微观分析技术的应用
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材料微观分析技术的应用
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材料微观分析技术的应用
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材料微观分析技术的应用
功能材料的制备和表征
功能材料的制备和表征随着科技的发展，功能材料在人类社会中的作用越来越重要。
功能材料是指在特定条件下具有特定功能的材料，例如具有导电性、光学性、磁性、生物相容性等等。
本文将介绍功能材料的制备和表征。
一、功能材料的制备功能材料的制备方法有多种，包括化学合成法、物理法、生物法等等。
其中，化学合成法是最常用的一种方法，常用于制备无机或有机小分子。
1. 化学合成法化学合成法是利用化学反应在反应溶液中合成材料的方法。
常用的合成法有溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等等。
溶胶-凝胶法又可分为溶胶法和凝胶法两种。
溶胶法是将精细的氧化物粉末悬浮在水或有机溶剂中，经过初步处理后形成胶体分散液。
凝胶法是将精细粉末悬浮在水中，通过调节pH值和加入某些物质形成凝胶。
这种方法制备的材料具有较大的比表面积和孔隙度，具有较好的吸附性、催化性和光学性能。
水热法是将高度饱和溶液加热至较高的温度，在高温高压下经历多道物理化学反应过程，最终沉淀出所需的材料。
这种方法制备的材料具有晶体形态良好、分散度高、表面积大等优点。
气相沉积法是通过化学气相沉积、热分解、沉淀、物理气相沉积等方法，将固体、液体或气体前体物质转化为薄膜、粒子、线条等形态的材料。
这种方法可制备出较好的单晶薄膜和纳米颗粒等。
2. 物理法物理法主要是利用物理手段对材料进行制备，包括热处理、溅射、蒸发、溶液法等等。
这种方法常用于制备金属或氧化物等材料。
热处理就是将材料加热至一定温度，使其在化学成分和晶体结构上发生改变。
溅射是将靶材料置于真空先生的氩气中，通过放电将靶材料中的原子、分子抛出，沉积在试样表面形成薄膜。
蒸发是将易揮发的前体物质加热至高温，再使其冷凝成薄膜或粉末。
溶液法是将材料溶解在溶液中，然后在反应溶液中形成沉淀。
3. 生物法生物法主要是利用生物体制备材料，包括蚕丝蛋白、蛤田酸、DNA等等。
这种方法具有绿色环保、易操作、制备成本低等优点。
二、功能材料的表征功能材料制备完成后，需要对其进行表征。
无机材料的合成与表征方法
无机材料的合成与表征方法无机材料是指不含碳的化合物、非金属元素、金属、非晶相以及诸如玻璃、陶瓷、金属玻璃等无机非金属材料，是材料科学中的一个重要分支。
随着科技的不断发展，无机材料的应用范围也越来越广泛。
然而，在无机材料的研究中，如何进行有效的合成和表征成为了重中之重。
本文将介绍无机材料的合成与表征方法。
一、无机材料的合成无机材料的合成方法主要分为两类，即固相法和液相法。
固相法试样通常是由固态反应生成，主要是通过同温下或变温下反应制备，原料粒度通常要求较细。
而液相法通常需在溶液中进行反应，反应物质量通常随着溶液浓度的提高而增大。
1. 固相法固相法一般分为化学气相沉积（CVD）、化学转化法（CT）、水热法、固态反应和高温熔融法等。
其中，CVD是通过在恒温恒压下使气体反应产生相应的化合物并在表面上沉积；CT是利用反应物之间的化学反应生成想要的目标物质，通常需要较高的温度；水热法是在高温高压水热条件下，通过反应物之间关于水分子的作用发生反应，并得到目标产物；固态反应一般是由固态反应物在恒温下反应生成所需材料；高温熔融法是将反应物熔融后，通过快速冷却形成相应的无机材料。
2. 液相法液相法主要有溶胶-凝胶法、水热合成法、溶液法和沉淀法。
其中，溶胶-凝胶法是在低浓度溶液中，通过一系列的反应过程使反应物固化成凝胶体，再通过热处理、热解或其他气相处理使凝胶转化成所需材料；水热合成法是在水热反应锅中，通过反应物在高温高压水溶液中发生反应制备所需产物；溶液法是在高浓度溶液中进行反应，并获得所需无机材料；沉淀法是由沉淀反应或氧化沉淀反应生成所需材料。
二、无机材料的表征无机材料的表征也分为许多种，常见的方法有：电子显微镜（SEM）、扫描探针显微镜（SPM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、测量比表面积（BET）和热重分析（TGA）等。
1. SEMSEM是基于扫描电子显微镜原理的显微镜，可在大范围内观测无机材料表面形貌和分布等特征。
无机材料的表征方法及其性能评估
无机材料的表征方法及其性能评估无机材料是由无机元素组成的材料，广泛应用于工业、医疗、能源等领域。
为了充分了解无机材料的性质和性能，科学家们开发了不同的表征方法和评估技术。
本文将介绍一些常用的无机材料表征方法，并讨论这些方法在性能评估中的应用。
一、无机材料的表征方法1. X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种结构表征方法，可以用于确定晶体结构、相组成、晶格参数等。
该方法通过测量无机材料与X射线的相互作用来确定样品的结构信息。
XRD 主要通过测量材料中晶体的多晶衍射图案来分析样品的晶体结构。
利用XRD，可以准确地确定晶格常数、晶体结构、尺寸等信息。
2. 扫描电子显微镜（SEM）SEM是一种常用的表征方法，可以观察和分析材料的表面形貌、形态和结构等。
该方法通过照射样品表面的电子束，利用样品与电子束之间的相互作用，获取高分辨率的图像。
SEM能够提供关于无机材料表面形貌、颗粒大小、形状、分布等方面的信息，对于材料的微观结构研究至关重要。
3. 透射电子显微镜（TEM）TEM是一种高分辨率的无机材料表征方法，可用于观察和分析材料的晶体结构、晶粒大小、界面结构等。
该方法通过照射样品的薄片形成透射电子图像，通过对图像的分析，可以获得材料的微观结构信息。
TEM具有更高的分辨率和更高的空间分辨率，对于纳米材料的研究尤其重要。
4. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）FTIR是一种用来表征无机材料化学成分和分子结构的方法。
该方法利用可见光与无机材料之间的相互作用，获取样品的红外吸收光谱。
FTIR可以用于识别材料中的功能基团和官能团，从而确定无机材料的化学成分和分子结构。
二、无机材料的性能评估1. 机械性能评估机械性能是无机材料性能评估的重要指标之一，它直接关系到材料是否适用于特定工程应用。
常用的机械性能评估包括拉伸、压缩、弯曲等。
通过使用不同的试验方法，可以评估材料的强度、硬度、韧性等机械性能参数。
2. 导电性能评估导电性能是无机材料在电子领域应用中的重要特性。
材料力学性能讲义
材料力学性能讲义材料力学性能讲义绪论：一、材料：无机材料、有机材料金属材料、非金属材料高分子材料：塑料、橡胶、合成纤维陶瓷材料复合材料天然材料工程结构材料、功能材料信息、生物技术、新材料、环保金属：良导电、热性，光泽，良好的延展性。
自由电子、金属键（无方向性）二、性能：力学性能，物理、化学性能，加工工艺性能力学性能：金属材料在一定环境中在外力作用下所表现出来的抵抗行为。
分弹性性能与塑性性能。
力学性能指标：金属材料在外力作用下表现出来的抵抗变形及断裂的能力。
分应力、应变；强度指标、塑性指标及综合力学性能指标。
金属材料的失效形式：变形、断裂(含疲劳断裂)、磨损、腐蚀，以及加工失误三、研究内容：1）各种力学现象及行为、意义、本质概念的相互关系。
2）各种力学性能指标的概念、本质、意义，力学行为及其影响因素。
3）各种宏观失效方式的本质、机理、原因，各力学性能指标之间的相互关系及失效判据。
4）各种力学性能指标的测试技术及实际应用。
第一章：金属在单向静拉伸载荷下的力学性能单向应力、静拉伸§1-1 应力应变曲线拉伸曲线：P-ΔL 曲线ζ-ε曲线ζ= P/F0ε= ΔL/L0 = (L-L0)/L0横坐标：ΔL、ε；纵坐标：P、ζ应力应变曲线的几个阶段：弹性变形、均匀塑变(弹塑性变形)、集中塑变(缩颈)、断裂§1-2 弹性变形弹性变形的力学性能指标一、弹性变形的定义及特点：1、特点：①变形可逆②应力-应变保持直线关系③变形总量较小2、产生机理：原子间作用力原子间具有一定间距→原子间距，也即是原子半径的两倍（指同类原子），原子间作用力：吸引力、相斥力。
其性质估且不论吸引力：原子核中质子(正离子)与其它原子的电子云之间的作用力相斥力：离子之间及电子之间的作用力二者均与原子间距（2r）有关：P A A r o2r2 r4前者为引力项，后者为斥力顶。
r=r O时 P=O；r＞r O时为引力；r＜r O时为斥力r＞r O时P＞ 0，为引力，两原子间有拉进的趋势；r＜r O时P＜ 0，为斥力，两原子间有推远的趋势；r=r O时 P = 0，为平衡状态，两原子间保持距离。
无机材料分析与表征-透射电镜_2of3
单立方并没有质的不同，唯一的差别在于衍射点的强度会有变化。
但是立方晶系中的体心和面心立方结构会让一些格点上的衍射强度变为零，形成所谓的消光。
由于对称性提高使得体心和面心结构的单胞比其原胞分别大了两倍和四倍。
相对缩小的原胞反映在倒易空间则是相对于简单立方结构扩大了两倍和四倍的点阵，这与简单立方格点相比就体现为消光。
体心立方结构的四种常见的低指数晶带轴的衍射图及其消光规律如图 6.16所示。
[100]、[010]、[111]等常见衍射都被消光。
由于单胞扩大了一倍，只有[hkl]三个指数之和为偶数时衍射点才不消光。
低指数的衍射点有[110]、[200]、[220]和[112]各类并以此类推。
面心立方结构的四种常见的低指数晶带轴的衍射图及其消光规律如图 6.17所示。
这里由于单胞扩大成了四倍，只有[hkl]三个指数均为基数或偶数时衍射点才不消光。
因此最低指数的衍射点是[111]和[200]类。
其它低指数的衍射点是[113]、[133]、[220]、[222]、和[224]等并以此类推。
图6.18 六角密排结构的低指数衍射图及其消光格点示意图。
六角和三角晶系并无本质差别，一般后者是前者的结构中形成有规律的缺陷所造成。
六角密排是各向异性比较强的无机材料常有的结构，如α氧化铝、β氮化硅和α碳化硅等。
但由于必须以六角密排面作为单胞和指数标识的出发点，其晶面和衍射指数有四位，前三个指数标识密排面并且只有两个独立指数。
一般的用法是三者相加之和为零。
图6.18给出了较为常见的六个低指数晶带轴的衍射图关系。
其消光衍射点没有明显规律。
6.3.5 多晶衍射环和晶格参数确定电镜中也可以象粉末X射线衍射一样用多晶方法来确定晶体结构。
当然该方法实行的前提条件是被选区域内有足够多的晶粒来参与衍射，这样可以形成一组同心的衍射环，如图 6.13C所示。
与X射线衍射类似，同心环的半径对应于晶面间距并且成反比关系,即r hkl •d hkl =L •λ。
材料结构表征与应用第一章-绪论-课件
1表面成分分析 （可作深度分析）
2表面能带结构分 析
3表面结构定性分 析与表面化学研究
约0.4~2nm（俄歇 约0.5~2.5nm(金属
电子能量
及金属氧化物)；
50~2000eV范围内） 约4~10nm(有机化
（与电子能量及样 合物和聚合物)。
品材料有关）
1表面能带结构分 析 2表面结构定性分 析与表面化学研究
第一章 绪论
方法或仪器
分析原理
透射电镜（TEM）透射与衍射
检测信号
基本应用
透射电子与衍 射电子
1形貌分析（显微组织、晶体缺陷） 2晶体结构分析 3成分分析（配附件）
扫描电镜（SEM）电子激发二次 电子；电子吸 收和背散射
二次电子、背 散射电子和吸 收电子
电子探针 （EPMA）
电子激发特征X X光子 射线
第一章 绪论
材料分析是通过对表征材料的物理性质或 物理化学性质参数及其变化(称为测量信号或 表征信息)的检测实现的。即材料分析的基本 原理（或称技术基础）是指测量信号与材料成 分、结构等的特征关系。采用各种不同的测量 信号形成了各种不同的材料分析方法。
材料结构的表征（或材料的分析方法）就 其任务来说，主要有三个，即成分分析、结构 测定和形貌观察。
7、拉曼光谱分析：是一种散射光谱分析方法。
第一章 绪论
分析方法
基本分析项目与应用
原子发射光谱分析 （AES）
原子吸收光谱分析 （AAS） X射线荧光光谱分析 （XFS） 紫外、可见（分子） 吸收光谱分析（UV、 VIS）
元素定性、半定量、定量分析。对 于无机物分析是最好的定性、半定 量分析方法。 元素定量分析
约0.4~2.0nm(光 电子能量 10~100eV范围内)。
材料表征方法拉曼光谱课件
THANKS
数据分析
结合样品的性质和实验目 的，对特征峰进行定性和 定量分析，得出有关材料 结构和性质的结论。
03
拉曼光谱在材料表征中的应 用
晶体结构分析
总结标词题
拉••曼光文文谱字字能内内够容容通过分 析•材料文中字特内定容振动模 式来• 确文定字其内晶容体结构。
详细描述
拉曼光谱可以检测到 材料中特定分子的振 动模式，这些振动模 式与晶体的对称性和 振动频率密切相关， 从而可以推断出材料
样品安装
将处理好的样品放置在拉曼光谱仪的样品台上，确保样品与激光光路对准。
数据采集
启动光谱仪，收集样品的拉曼散射信号，记录光谱数据。
实验数据处理与分析
01
02
03
数据预处理
对采集到的原始数据进行 整理、平滑和背景校正等 处理，以提高数据质量。
特征峰识别
根据拉曼光谱的原理，识 别出与样品相关的特征峰， 并确定其对应的振动模式。
优点
可以提供分子振动和转动信息，适用 于各种类型的材料，包括非晶体、部 分晶体和有机/无机材料。
05
拉曼光谱的未来发展与展望
高灵敏度拉曼光谱技术
总结词
随着科学研究的深入，对材料表征的精度和灵敏度要求越来 越高，高灵敏度拉曼光谱技术成为未来的发展趋势。
详细描述
高灵敏度拉曼光谱技术通过采用先进的激光技术和信号处理 方法，提高了拉曼散射的信号强度和信噪比，从而能够更准 确地检测微弱信号，对痕量物质和低浓度样品进行有效的表征。
的晶体结构。
总结词
拉曼光谱在晶体结构 分析中具有高精度和
高灵敏度。
详细描述
拉曼光谱的分辨率高， 可以区分不同晶体的 振动模式，从而准确 地确定材料的晶体结 构。此外，拉曼光谱 的灵敏度高，可以检 测到微小的晶体结构
无机材料的制备与表征方法
无机材料的制备与表征方法无机材料是指在化学成分上不包含碳元素的材料，广泛应用于电子、光电子、能源、医药等领域。
无机材料的制备与表征方法是研究无机材料的重要基础，本文将介绍一些常见的无机材料制备与表征方法。
一、无机材料的制备方法1. 溶液法：溶液法是一种常见的无机材料制备方法。
通过将金属盐或金属氧化物溶解在溶剂中，再通过溶液中的化学反应或物理过程，使溶液中的金属离子或金属氧化物发生沉淀或结晶，得到所需的无机材料。
溶液法制备的无机材料具有纯度高、晶体尺寸可控等优点。
2. 气相法：气相法是一种通过气体反应制备无机材料的方法。
常见的气相法有化学气相沉积法（CVD）、物理气相沉积法（PVD）等。
在气相法中，通过将气体反应物引入反应室中，通过热解、氧化还原等反应，使气体反应物在反应室中沉积或结晶形成所需的无机材料。
3. 固相法：固相法是一种通过固体反应制备无机材料的方法。
常见的固相法有固相烧结法、固相反应法等。
在固相法中，通过将反应物粉末混合均匀，然后在高温条件下进行烧结或反应，使反应物发生化学反应，生成所需的无机材料。
二、无机材料的表征方法1. X射线衍射（XRD）：XRD是一种常用的无机材料表征方法。
通过照射样品的X射线，利用样品中晶体的衍射现象，测定样品的晶体结构、晶体尺寸、晶体缺陷等信息。
XRD可以帮助研究人员确定无机材料的晶体结构和相变行为，对材料的性能和应用具有重要意义。
2. 扫描电子显微镜（SEM）：SEM是一种常见的无机材料表征方法。
通过扫描电子束照射样品表面，利用样品表面反射、散射的电子信号，观察样品的形貌、表面形态等信息。
SEM可以提供高分辨率的图像，对材料的表面形貌和微观结构进行观察和分析。
3. 透射电子显微镜（TEM）：TEM是一种高分辨率的无机材料表征方法。
通过透射电子束照射样品，观察样品的透射电子图像，可以获得材料的晶格结构、晶体缺陷、晶体尺寸等信息。
TEM具有高分辨率和高灵敏度的优点，对材料的微观结构和性能研究具有重要意义。
材料结构表征及应用
材料结构表征及应用材料结构表征是材料科学领域中的重要研究内容，它涉及到材料的组成、结构、性能以及应用等方面。
材料的结构表征可以通过多种手段进行，例如X射线衍射、电子显微镜、原子力显微镜等，这些手段可以帮助科研人员深入了解材料的微观结构和性能，为材料的设计、制备和应用提供重要的参考依据。
X射线衍射是一种常用的材料结构表征手段，通过衍射图谱的分析可以得到材料的晶体结构信息，包括晶格常数、晶体取向、晶粒尺寸等。
电子显微镜则可以帮助科研人员观察材料的微观形貌和结构特征，包括晶粒形状、晶界分布、缺陷结构等。
原子力显微镜则可以实现对材料表面的原子尺度的观测，揭示材料表面的形貌和表面缺陷等信息。
除了以上提到的手段外，还有许多其他的材料结构表征手段，例如热分析技术、核磁共振、拉曼光谱等，这些手段可以从不同的侧面揭示材料的结构和性能信息。
通过综合运用这些手段，科研人员可以全面地了解材料的结构特征，为材料的应用提供更加可靠的支撑。
材料的结构表征不仅对于科研领域具有重要意义，也对于工业生产具有重要意义。
通过对材料结构的深入了解，可以实现对材料性能的精准调控，提高材料的性能指标，拓展材料的应用领域。
例如，通过对材料的晶体结构进行优化，可以实现对材料强度、硬度、导电性等性能的提升，从而提高材料的工程应用价值。
在材料科学领域，结构表征与应用是密不可分的。
只有深入了解材料的结构特征，才能实现对材料性能的准确把握，为材料的应用提供可靠的支撑。
因此，材料结构表征是材料科学研究中的重要环节，它为材料的设计、制备和应用提供了重要的科学依据。
总之，材料结构表征是材料科学研究中的重要内容，通过多种手段对材料的结构特征进行深入了解，可以为材料的应用提供可靠的支撑。
材料科学领域的研究人员应该不断探索新的结构表征手段，提高材料结构表征的准确性和可靠性，为材料的应用领域拓展提供更加有力的支持。
《材料科学概论》课件
02
材料的基本性质
材料的物理性质
导热性
描述材料传输热量的能力。金属 通常具有良好的导热性，而隔热 材料如玻璃纤维或泡沫塑料则具 有较低的导热性。
电导率
衡量材料传导电流的能力。金属 是电的良导体，而塑料和陶瓷则 是电的不良导体。
光学性质
涉及材料对光的行为，如反射、 折射、吸收和散射等。例如，镜 子利用其高反射性来反射光。
详细描述
材料科学是研究材料的组成、结构、性能及其应用的学科，旨在通过实验、理论分析和计算模拟等方法，探索材 料的内在规律和特性，为新材料的研发和应用提供理论支持。
材料科学的重要性
总结词
材料科学在人类文明进步、科技发展、国民经济等方面具有重要作用。
详细描述
材料科学是现代工业和科技发展的重要基础，对人类文明进步和国民经济具有重要意义。新材料的研 发和应用为能源、环保、医疗、交通等领域提供了关键技术支持，推动了科技进步和社会发展。
磁学性能测试
包括磁导率、磁化强度、矫顽力等， 用于研究材料对磁场的作用和响应。
材料的化学性能测试
化学稳定性测试
包括耐腐蚀性、抗氧化性、耐候性等，用于 评估材料在化学环境中的稳定性。
腐蚀性能测试
包括电化学腐蚀、化学腐蚀等，用于评估材 料在特定环境中的耐腐蚀能力。
催化性能测试
通过研究材料对化学反应的催化作用，了解 其反应机理和活性。
硬度测试
通过测量材料表面抵抗被压入或划痕的能力 ，反映其硬度。
材料的其他性能测试
生物性能测试
针对生物相容性、生物活性等进行测试，用于评 估材料在生物医学领域的应用潜力。
渗透性测试
针对气体、液体等在材料中的渗透行为进行测试 ，用于评估材料的密封性能等。
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20
9/23/2020 1:47 AM
材料结构分析-直接法
五次对称性镍钛准晶的高分辨电子显微像
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21
9/23/2020 1:47 AM
材料结构分析-直接法
扫描隧道显微分析拍摄的硅片上的单个原子图像
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22
9/23/2020 1:47 AM
材料结构分析-间接法
材料结构分析
X射线衍射 电子衍射 中子衍射 γ射线衍射 穆斯堡尔谱 扩展X射线吸收谱（EXAFS） 热分析（TG、TA、DSC）
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12
9/23/2020 1:47 AM
材料结构表征的基本方法
材料结构的表征目的:成分分析, 结构测定和形貌观察
材料组成分析（化学成分分析） 1. 元素组成 2. 化合物组成
材料亚微观结构分析（形貌分析） 微米或亚微米尺度，相层次结构
材料微观结构分析 0.1nm尺度，原子及原子组合层次结构
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13
9/23/2020 1:47 AM
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23
9/23/2020 1:47 AM
材料结构分析-间接法
五次对称性镍钛准晶的高分辨电子显微像与电子衍射斑点
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24
9/23/2020 1:47 AM
材料结构分析-间接法
CVD方法制备的氧化镓纳米带（A）与纳米片（B）的透射电镜 与选区电子衍射分析
电子衍射证实了这些纳米相为单斜晶系 的Ga2O3单晶
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15
9/23/2020 1:47 AM
材料形貌分析
➢ 光学显微镜 ➢ 光学干涉仪 ➢ 激光散射谱 ➢ 扫描电子显微镜 ➢ 透射电子显微镜
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16
9/23/2020 1:47 AM
形貌分析的图例
昆虫标本（500倍）
螺旋形碳管（9，157倍）
化学方法生长的ZnO纳米阵列 担载Pt金属颗粒的纳米碳粒
（100，000倍）
抗冲击性
压缩性
动态力学性质
模量
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11
9/23/2020 1:47 AM
结构与性能的关系
电子结构，原子结构和化学键决定了材料的固有性质
传统的“炒菜”法
新材料 开发方法
发展方向 材料设计
所谓材料设计，就是根据对材料的组成、微结构与性能关系 的认识（“炒菜”经验＋材料微观分析），按指定性能“定
做”新材料，按生产要求“设计”最佳的制备和加工方法。
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25
9/23/2020 1:47 AM
材料微观分析技术的选择
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26
9/23/2020 1:47 AM
硅纳米线的不同形貌 (a)呈直线或弯曲状态，(b)呈螺旋结构，
(c)呈辫子结构
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19
9/23/2020 1:47 AM
材料结构分析-直接法
硅纳米线的显微结构 高分辨电子显微像（HTEM）
(a)［111］带轴的硅纳米线的单晶 结构，它的生长方向为［112］
(b)存在高阶孪晶的硅纳米线 (c)具有堆垛层错和孪晶等缺陷的
材料设计的重要依据来源于对材料的微观组成和结 构分析
材料制备的实际效果必须通过材料微观分析的检验
材料科学的进展极大地依赖于对材料进行微观分析 表征的技术水平
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9
9/23/2020 1:47 AM
回顾材料研究的四大要素？
现代材料科学的发展在很大程度上依赖对材料性 能和其成分结构及微观组织关系的理解
合成与加工
A. 直接获得有关材料物理、化学性能等固 有信息，如尺寸大小、状态、重（质） 量、颜色、形状、运动情况等等；
B. 亦可根据材料物理、化学性能的差异间 接推断材料的组成和结构信息，如色谱 分析法、原子力显微分析等。
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8
9/23/2020 1:47 AM
材料微观分析技术绪论
材料研究与微观分析技术
宏观上的性能测试和微观上的组成与结构表征，这 两个方面构成了材料的检测评价技术
第三章
材料的表征
讲授：赵宏滨
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1
材料的结构表征 热分析的分类与应用 形貌分析 表面分析 ☆ 结构分析
复习内容
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2
设计
热分析 制备
材料研究
材料设计的重要依据
表征
成分分析 结构测定 形貌观察
材料制备的实际效果必须通过材料结构分析的检验 因此可以说，材料科学的进展极大的依赖于对材料结构分析表征的水平。
6
9/23/2020 1:47 AM
材料测试方法的概念与分类
主动式（含激发源式材料测试方法）
激发源
（电磁波，粒子束，电场，磁场，热，力等）
数据采 集处理
材料
与组成，结构，性能 等相关的某种响应
响应的传感与变换
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7
9/23/2020 1:47 AM
材料测试方法的概念与分类
被动式（无激发源式材料测试方法）
材料化学成分分析1
元素组成分析方法
传统的化学分析技术 电子探针X射线能谱显微分析 原子光谱（吸收、发射、荧光） 质谱与二次离子质谱 核磁共振 电子自旋共振 光电子与俄歇电子能谱
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14
9/23/2020 1:47 AM
材料化学成分分析2
化合物组成分析方法
传统的化学分析技术 分子吸收光谱（紫外—可见吸收光谱） 分子振动光谱（红外、拉曼光谱） 分子发射光谱（荧光光谱） 气相、液相、凝胶色谱
结
构
固
和
有
成
性
分
质
使用性能
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10
9/23/2020 1:47 AM
材料的性质
化学组成
微观结构 相结构
化 晶粒尺寸 物
学
及分布
理
性 耐腐蚀性 性 质 杂质含量 质
结晶度分
子量及分
布
立体结构
晶体结构 空隙度
熔点 热性质
磁性质 力 光学性质 学 电学性质 性 重力性质 质
拉伸性 韧性
延展性 疲劳度
硬度 蠕变性 延伸性
子（400，000倍）
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17
9/23/2020 1:47 AM
材料结构分析
高分辨透射电子显微镜（HTEM） 场离子显微镜（FIM） 扫描隧道显微镜（STM） 原子力显微镜（SFM） X射线衍射分析（XRD） 小角X射线衍射分析（SAXS） Nhomakorabea.
18
9/23/2020 1:47 AM
材料结构分析—结果
热性能 (TGA,DSC)
材料测试 与表征
力学、流变性能
万能材料试验机 冲击试验机，流变仪
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表面与界面 (SEM、TEM、AFM SPM)
5
材料测试方法的概念与分类
材料测试方法如何分类？
从功能上讲，可分为组成测试，结 构测试和性能测试三种方法
从技术上讲，材料测试方法可以分 成两类：主动式和被动式
.
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3
材料结构与材料性能的关系
现代材料科学的发展在很大程度上依赖对材 料性能和其成分结构及微观组织关系的理解
什么是材料测试方法？
材料测试 ＝ 材料分析 ＝ 材料表征
获取有关材料的组成，结构 和性能等相关信息
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4
9/23/2020 1:47 AM
分子结构与聚集态结构 (XRD、 IR、XPS、 ASS)