功能无机材料课件材料的表征文稿演示
无机非金属类功能材料简介-PPT课件
*
当光入射到由大量粒子所组成的系统时，光的吸收、
自发辐射和受激辐射三个基本过程是同时存在的。在
热平衡状态，高能级上的粒子数总是小于低能级上的
粒子数，产生激光作用的必要条件是使原子或分子系
统的两个能级之间实现粒子数反转。
★
1．激活离子
固体激光器材料
固体激光工作物质要在基质晶体中掺入适量的激 活离子。激活离子的作用是在固体中提供亚稳态能 级，由光泵作用激发振荡出一定波长的激光。目前 激活离子来自三价和二价的铁系、镧系和锕系元素。 激光的波长是由激活离子的种类决定的。
第三章 无机非金属类功能材料简介
3.1 光学材料简介
3.1.1 概述 材料的光学性质是光与材料的相互作用而使材料所 表现出的特性。如果光与材料相互作用的光强较弱， 场强的线性项起作用，光与材料的相互作用就产生各 种线性光学效应。如吸收、反射、全反射、透射、折 射、色散、散射以及各种现象中有关光偏振态改变的 效应等。这种利用线性光学效应传输光线的材料为光 学介质材料(optical medium materials)。
* 光导纤维种类繁多，
材料表征技术ppt课件
1.空间点阵
F1-8空间点阵
30
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
32
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
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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
氧化锌 表征-概述说明以及解释
氧化锌表征-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述氧化锌（Zinc Oxide，ZnO）是一种重要的无机化合物，由锌和氧两种元素构成。
它具有多种物理和化学性质，广泛用于各个领域。
本文将对氧化锌的表征进行详细介绍。
首先，我们将介绍氧化锌的物理性质。
氧化锌是一种白色粉末状固体，无味无臭。
其晶体结构属于六方晶系，具有高熔点和热稳定性。
此外，氧化锌具有优异的电学性能，是一种半导体材料，具有特殊的光学和电学性质。
其次，我们将探讨氧化锌的化学性质。
氧化锌在常温下相对稳定，不溶于水和酸，但可溶于碱性溶液。
它具有良好的催化活性，可以催化多种有机反应，例如光催化和氧化反应。
此外，氧化锌还具有抗菌、抗氧化、光敏和防紫外线等特性，因此在医药、化妆品和防晒等领域得到广泛应用。
最后，我们将介绍氧化锌的应用领域。
氧化锌作为一种重要的功能材料，广泛应用于多个领域。
例如，在橡胶工业中，氧化锌可用作活性剂，起到促进橡胶硫化反应的作用。
在电子行业中，氧化锌可以制备成透明导电膜，用于平板显示器和太阳能电池等器件。
此外，氧化锌还可用于催化剂、染料、润滑剂和防腐剂等方面。
综上所述，本文将全面介绍氧化锌的物理性质、化学性质和应用领域。
通过对氧化锌的表征，我们可以深入了解这种材料的特性和潜在的应用价值。
接下来的正文将对氧化锌的各个方面进行详细探讨，希望通过本文的阐述能够增加对氧化锌的全面理解，并为未来的研究和应用提供参考。
1.2 文章结构文章结构本文主要围绕氧化锌的表征展开，文章分为引言、正文和结论三部分。
引言部分（Chapter 1）为文章的开篇，主要包括概述、文章结构和目的。
在概述（1.1）中，将简要介绍氧化锌的基本情况，包括其化学式、晶体结构等相关信息，以及氧化锌在实际应用中的重要性。
这一部分旨在引起读者对本文的兴趣，并为后续内容做好铺垫。
接下来是文章的文章结构（1.2）部分，本部分将详细介绍整篇文章的组织结构。
首先，将会介绍本文的大纲，即引言、正文和结论三个主要部分。
《无机功能材料》PPT课件
但是，由于TiO2本身禁带宽，产生的电子-穴 对不仅极易复合而且寿命较短，光响应范围较窄，
使光催化活性受到了一定的限制，且利用的光谱 范围受到一定的限制。影响TiO2光催化活性的因 素很多，例如TiO2粒子的晶型、粒径、表面形态 等，实验表明，锐钛型纳米TiO2较金红石型纳米 TiO2具有更高的催化效率。为了改善TiO2 光催化 活性，提高光催化效率，有关TiO2 微粒的制备方 法、掺杂金属离子、掺杂有机染料、催化剂载体、
❖1.2 光催化性
纳米TiO2是一种n型半导体材料，禁带宽度较 宽， ，当它吸收了波长小于或等于387.5nm的光 子后，价带中的电子就会被激发到导带，形成带 负电的高活性电子e-,在价带上产生带正电的空穴 h+。吸附在TiO2 表面的氧俘获电子形成·O2-空穴 则将吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成具有强 氧化性的·OH，反应生成的原子氧、氢氧自由基 都有很强的化学活性，氧化降解大多数有机污染 物。同时空穴本身也可夺取吸附在半导体表面的 有机物质中的电子，使原本不吸收光的物质被直 接氧化分解。
纳米TiO2 的制备
气相法
物理气相沉积法 、化学气相沉积 法
液相法
胶溶法 、溶胶-凝胶法 、 沉淀法 、微乳液法 、中和水解法
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。
活性氧化锌(形态、性质、制备、性能表征)
活性氧化锌（形态、性质、制备、性能表征）活性氧化锌形态活性氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，其颗粒大小约在1～100纳米。
由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。
近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能，使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值，具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。
活性氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。
由于活性氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景，因此研发活性氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。
活性氧化锌金属氧化物粉末如氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝及氧化镁等，将这些粉末制成纳米级时，由于微粒之尺寸与光波相当或更小时，由于尺寸效应导致使导带及价带的间隔增加，故光吸收显著增强。
各种粉末对光线的遮蔽及反射效率有不同的差异。
以氧化锌及二氧化钛比较时，波长小于350纳米（UVB）时，两者遮蔽效率相近，但是在350～400nm（UV A）时，氧化锌的遮蔽效率明显高于二氧化钛。
同时氧化锌（n=1.9）的折射率小于二氧化钛（n=2.6），对光的漫反射率较低，使得纤维透明度较高且利于纺织品染整。
活性氧化锌还可用来制造远红外线反射纤维的材料，俗称远红外陶瓷粉。
而这种远红外线反射功能纤维是通过吸收人体发射出的热量，并且再向人体辐射一定波长范围的远红外线，除了可使人体皮下组织中血液流量增加，促进血液循环外，还可遮蔽红外线，减少热量损失，故此纤维较一般纤维蓄热保温。
活性氧化锌性质氧化锌是一种半导体催化剂的电子结构，在光照射下，当一个具有一定能量的光子或者具有超过这个半导体带隙能量的光子射入半导体时，一个电子从价带NB激发到导带CB，而留下了一个空穴。
激发态的导带电子和价带空穴能够重新结合消除输入的能量和热，电子在材料的表面态被捕捉，价态电子跃迁到导带，价带的空穴把周围环境中的羟基电子抢夺过来使羟基变成自由基，作为强氧化剂而完成对有机物（或含氯）的降解，将病菌和病毒杀死。
材料结构表征与应用ppt课件
固体样品探 测深度
约0.4~2nm（俄歇电 约0.5~2.5nm(金属 子能量50~2000eV范 及金属氧化物)；约 围内）（与电子能量 4~10nm(有机化合 及样品材料有关） 物和聚合物)。
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X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）
XRD ，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱， 获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态 等信息的研究手段。
XRD可以做定性，定量分析。即可以分析合金里面的相 成分和含量,可以测定晶格参数,可以测定结构方向、 含量，可以测定材料的内应力，材料晶体的大小等等。 一般主要是用来分析合金里面的相成分和含量。
10
三种组织分析手段的比较
扫描探针显微镜 扫描电子显微镜
观察倍率 ×10000000 ×1000000
×100000
×10000
光学显微镜
×1000
×100
分辨率
1000 0 10
1000 1
×10
100
10
1
0.1 ｎｍ
0.1
0.01
0.001 0.0001 μｍ
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光学和电子显微镜
光学显微镜是利用光学原理，把人眼所不能分 辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结 构信息的光学仪器
应力分析等； （2）相变过程与产物的X射线研究：相变过程中产物
（相）结构的变化及最终产物、工艺参数对相变的影 响、新生相与母相的取向关系等； （3）固溶体的X射线分析：固溶极限测定、点阵有序化 （超点阵）参数、短程有序分析等； （4）高分子材料的X射线分析：高聚物鉴定、晶态与非 晶态及晶型的确定、结晶度测定、微晶尺寸测定等。
无机材料性能教案及课件
山形切口技术
其他形状切口试样
Knoop压痕三点弯曲梁法
3.5裂纹的起源与扩展
裂纹的起源
裂纹的快速扩展
影响裂纹扩展的因素
3.6静态疲劳【难点】
静态疲劳
1.复习上次课程重点内容，提问
2.由学生讲解，提问、点评、总结
3.举例，再讨论、讲解
4.幻灯演示，讨论、启发
思考、作业
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业出版社
应力场强度因子及几何形状因子
【重点】
临界应力场强度因子及断裂韧性
【重点】
裂纹扩展的动力与阻力
1.总结、复习上次课程重点内容，提 问
2.幻灯演示，推导公式
3.幻灯演示，讨论、启发
4.举例，再讨论、讲解
5.幻灯演示，讨论、启发
思考、作业
P107第4、6题
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业出版社
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学出版社
3.《材料性能学》张帆等主编上海交通大学出版社
课程章节
第3章无机材料的脆性断裂与强度
3.5裂纹的起源与扩展
3.6静态疲劳
3.7蠕变断裂
3.8显微结构对材料脆性断裂的影响
第6次课
授课时间2015年3月24日授课班级1220731、732
授课类型：J理论课讨论课实践课习题课
2.掌握应力和应变的概念、各向同性和各向异性广义虎克定律。
3.理解弹性形变的机理。
4.学会分析材料中某一点的应力和应变状态，学会使用应力-应变曲线分析实际问 题。
教学内容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
2.1应力和应变【重点】
无机功能材料
超细氧化铁粉制备方法
Fe（OH） Fe 2O3 3
Fe3 3H 2O Fe（OH） 3H 3
②固相法 固相法包括机械粉碎法，固相化学反应法和热分解法。机械 粉碎法是使用粉碎机，依靠机械力的作用使物料细化。固相反应 法是将Fe(NO)3· 9H2O或FeCl3· 6H2O与NaOH按照一定比例充 分混合后进行烧结，由于固相反应中扩散非常缓慢，而且首先生 成无定形的FeOOH，表面包覆着NaCl等阻止长大或团聚，故可 得到纳米级的粒子。 ③气相法 气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体， 使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中 凝聚长大形成纳米微粒的方法。
当菌体被杀灭后，新Ag+又游离出来与其他菌落接触，进行新 一轮杀灭。周而复始。据测定：当水中含银离子为0.05 mg／L时， 就能完全杀灭大肠杆菌等繁殖菌，并可保持在长达90天内不再有 新的菌丛繁衍。在开发银系抗菌剂时，可采用物理吸附或离子交 换等方法，将银粒子固定在沸石、磷酸盐等多孔材料中。
无 机 抗 菌 剂 的 抗 菌 机 理
• 抗菌制品
• 家电制品 • 冰箱、洗衣机、电饭煲、电视机、电话机、照 相机、摄象机、通风机、衣服干燥机、传真机、 洗碗干燥机、加湿器、净水器、饮水机、切削 器、换气扇、电源开关、遥控器 • 厨房用品 • 餐（饮、茶、酒）具、盆、勺、筷子、刀、菜 板、餐盘、保温瓶壳、洗锅刷 • 皮革制品 • 鞋、服装、皮椅、内衬、表带、皮手套、吊带、 腰带
唑类、咪唑类、醛等） – 杀菌作用、防霉作用快 – 耐温较差 – 安全性较差 – 稳定性差（UV） – 短效
• 无机抗菌剂（Ag、Cu、Zn系）
– 安全 – 耐热 – 问题：变色、昂贵
• 天然抗菌剂（壳聚糖）
无机半导体材料碳化硅SiC-PPT课件
着SiC体材料的生长和外延技术的成熟，各种SiC器件将会相继
出现。目前，SiC器件的研究主要以分立器件为主，仍处于以 开发为主、生产为辅的阶段。
GaN（氮化镓）、金刚石等)的衬底和X射线的掩膜等。而且，
β-SiC薄膜能在同属立方晶系的Si衬底上生长，而Si衬底由于其 面积大、质量高、价格低，可与Si的平面工艺相兼容，所以后 续PECVD制备的SiC薄膜主要是β-SiC薄膜。
四、SiC的晶体的应用前景
由于SiC具有上述众多优异的物理化学性质，不仅能够 作为一种良好的高温结构材料，也是一种理想的高温半导 体材料。近20年，伴随薄膜制备技术的高速发展，SiC薄 膜已经被广泛应用于保护涂层、光致发光、场效应晶体管、 薄膜发光二极管以及非晶Si太阳能电池的窗口材料等。另
(2)化学气象沉积法
利用化学气相沉积法制备碳化硅材料具有很多突出的优点，
如可以用高纯度的气体反应得到高纯度的单晶体，并且生长速
度可以通过调节反应温度和气氛成分比例而得到控制。由CVD 法制取SiC薄膜的反应组分可以多种多样，但大致可以分为三类： （1）硅化物（常常是SiH4 (硅烷)和碳氢（或氟）化物，如CH4 (甲烷)、C2H4 (乙烯)、C3H8 （丙烷）、CF4(四氟化碳)等，以及
格取向完全一致；碳化可以减小SiC和衬底Si之间的晶格失
配、释放应力、引入成核中心，
有利于薄膜单晶质量的提高。分子束外延的优点是： 使用的衬底温度低，膜层生长速率慢，束流强度易于 精确控制，膜层组分和掺杂浓度可随源的变化而迅速 调整。用这种技术已能制备薄到几十个原子层的单晶 薄膜，以及交替生长不同组分、不同掺杂的薄膜而形 成的超薄层量子阱微结构材料。
有机—无机杂化涂料的制备与性能表征
4、相转化处理：将所得聚合物溶液浇铸到预处理的基材上，经过一定时间 的溶剂挥发和热处理，实现聚合物由液相到固相的相转化。
5、离子交换：在所得膜材料中引入阴离子交换基团，形成有机—无机杂化 阴离子交换膜。
表征方法
为了了解有机—无机杂化阴离子交换膜的结构和性能，需要采用一系列表征 手段对其进行分析和检测。以下是一些常用的表征方法：
应用领域
有机—无机杂化阴离子交换膜在许多领域都有广泛的应用，以下列举其中几 个领域：
1、药物释放：利用膜材料的离子交换性能和渗透性能，可以控制药物在体 内的释放速度和部位，提高药物的疗效和降低副作用。
2、废水处理：有机—无机杂化阴离子交换膜对某些金属离子和有机物具有 较高的吸附性能，可用于处理电镀、化工等废水中的有害物质。
3、表面张力
表面张力是有机—无机杂化涂料的重要物理性能指标之一。表面张力低的涂 料能够更好地润湿基材表面，从而提高涂层的附着力。表面张力的测量通常采用 接触角测量仪，通过测量液滴在固体表面上的接触角来计算表面张力。
性能特点
有机—无机杂化涂料具有以下优点：
1、高硬度：该类涂料中包含的无机材料使其具有较高的硬度，能够提供良 好的耐磨、耐划伤性能。
制备方法
1、共混法
共混法是将有机和无机材料在溶剂中混合，形成均匀分散的混合物。通过控 制各组分的比例和溶剂的性质，可以调节涂料的性能。常见的共混法包括溶液共 混和熔融共混。溶液共混是将有机和无机材料在溶剂中充分溶解，然后混合均匀。 熔融共混是将有机和无机材料在高温下熔融，然后混合均匀。
2、化学交联法
参考内容
引言
随着科技的不断进步，膜分离技术在实际应用中越来越受到重视。有机—无 机杂化阴离子交换膜作为一种新型的膜材料，因其独特的性能和广泛的应用前景 而备受。本次演示将详细介绍有机—无机杂化阴离子交换膜的制备方法、表征手 段及其在药物释放、废水处理、电池材料等领域的应用情况，以期为相关领域的 研究和应用提供参考。
《无机固体材料化学》PPT课件
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12
§ 1- 3 晶体的微观特征
• （1）晶体的点阵结构 • 晶体结构=点阵+结构基元 • 一维点阵，结构基元：(-CH2)2
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二维点阵,结构基元：[B(OH)3]2
点阵参数 a, b,
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14
NaCl结构类型的晶胞
点阵参数： a, b, c, , ,
• （a）长程无序 • 无平移对称性
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• 衍射为弥散的晕 • 和宽化的衍射带
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25
（b）短程有序
lim g (r ) 1
r
• 双体概率分布函数： lim g (r ) 0
r 0
g(r) = r/o
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26
例：石英玻璃的结构 • r(Si-O) = 1.62Å;r(O-O) = 2.65Å
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§ 1- 2 晶体的宏观特征 （1）自范性： F(晶面数）+V（顶点数） = E (晶棱数） +2
晶面夹角（或交角）守恒定律
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• （2）晶体的均匀性，来源于晶体中原子 排布的周期性规则，宏观观察中分辨不 出微观的不连续性。
• （3）物理性质的异向性
• （4）稳定性，晶体有固定的熔点。
• 分子或原子不停地，自由地作长距离运 动即流动性。气体和液体具有流动性。
• 气体：无确定的体积和形状 • 液体：有一定的体积但无确定的形状 • 固体：分子或原子处于完全确定的平衡
位置作热振动。具有确定的形状和稳定 的结构即固体性。
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功能无机材料课件材料的表征演示文档
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
4/4/2021 6:11 PM
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
材料微观分析技术的选择
4/4/2021 6:11 PM
3.材料微观分析技术的选择
4/4/2021 6:11 PM
3.材料微观分析技术的选择
4/4/2021 6:11 PM
3.材料结构分析-电子显微
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
表面与界面 (SEM、TEM、AFM SPM)
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
4/4/2021 6:11 PM
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
4/4/2021 6:11 PM
分子结构与聚集态结构 (XRD、 IR、XPS、 ASS)
热性能 (TGA,DSC)
子（400，000倍）
4/4/2021 6:11 PM
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）
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3/7/2021 12:33 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 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
子（400，000倍）
3/7/2021 12:33 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）
3/7/2021 12:33 AM
材料结构分析—结果
硅纳米线的不同形貌 (a)呈直线或弯曲状态，(b)呈螺旋结构，
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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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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
材料微观分析技术的选择
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3.材料微观分析技术的选择
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3.材料微观分析技术的选择
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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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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）
功能无机材料课件材料的表征文稿演示
功能无机材料课件材料的表征
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
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。
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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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）
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；
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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
结
构
固
和
有
成
性
分
质
使用性能
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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
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
表面与界面 (SEM、TEM、AFM SPM)
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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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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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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(c)呈辫子结构
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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
硅纳米线
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材料结构分析-直接法
发展方向 材料设计
所谓材料设计，就是根据对材指定性能“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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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
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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分子结构与聚集态结构 (XRD、 IR、XPS、 ASS)
热性能 (TGA,DSC)
五次对称性镍钛准晶的高分辨电子显微像
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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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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）
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
抗冲击性
压缩性
动态力学性质
模量
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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