纳米材料测试技术
纳米材料的质量标准及检验方法
纳米材料的质量标准及检验方法纳米材料是一类具有特殊结构和性质的材料，其尺寸在纳米级别，纳米材料的质量标准和检验方法对于确保纳米材料的安全性和可靠性具有重要意义。
本文将就纳米材料的质量标准和检验方法进行探讨。
首先，纳米材料的质量标准主要包括物理性质、化学成分、纯度、微观结构、表面形貌等方面。
物理性质涉及到纳米材料的机械性能、热性能、电性能等等，包括硬度、延展性、导电性等指标。
化学成分则关注纳米材料中的元素及其含量，要求准确无误。
纯度是指纳米材料中的杂质含量，要求低于一定的标准值，以确保纳米材料的纯度。
微观结构是指纳米材料内部的组织结构，如晶体结构、晶粒尺寸等，需要通过显微镜等方法进行观察和分析。
表面形貌是指纳米材料表面的形态特征，如表面的光滑度、粗糙度等，需要通过扫描电子显微镜等方法进行分析。
以上几项指标都是纳米材料质量的重要衡量标准。
其次，纳米材料的检验方法与传统材料的检验方法有一定的差异。
由于纳米材料的尺寸处于纳米级别，一些传统的宏观检测方法难以进行有效的应用。
因此，针对纳米材料的特殊性，需要发展和采用一些特殊的检验方法。
对于物理性质的检验，可以利用一些特殊仪器设备进行测试，如纳米硬度计、纳米拉曼光谱仪、纳米热分析仪等。
这些仪器设备能够对纳米材料的物理性能进行定量分析。
对于化学成分的检验，可以利用一些化学分析方法进行检测。
传统的化学分析方法，如光谱法、质谱法、电化学法等都可以在一定程度上可以进行纳米材料的化学成分分析，但需要结合纳米材料的特点进行相应的改进。
对于纯度的检验，可以利用纳米材料的特殊性进行测试。
例如，可以利用扫描电子显微镜观察纳米材料的表面形貌，以确定其纯度。
还可以利用X射线衍射仪等仪器对纳米材料的微观结构进行表征，以确定杂质的存在情况。
总之，纳米材料的质量标准和检验方法是确保纳米材料安全可靠的重要环节。
由于纳米材料的特殊性，需要发展和采用一些特殊的检验方法。
随着纳米技术的迅猛发展，人们对纳米材料的质量标准和检验方法的研究和探索也将不断深入。
纳米级材料的机械性能测试技术总结
纳米级材料的机械性能测试技术总结纳米级材料是指具有尺寸在纳米级别（1纳米=10^-9米）范围内的材料。
由于其特殊的物理、化学和力学性质，纳米级材料在各个领域有着广泛的应用前景。
然而，准确评估纳米级材料的机械性能是实现其应用的关键之一。
机械性能测试技术是评估材料力学性质的一项重要手段。
对于纳米级材料而言，由于其尺寸极小，常规的机械性能测试存在一定的挑战。
本文将对纳米级材料的机械性能测试技术进行总结和介绍，包括纳米压痕、纳米拉伸、纳米弯曲等常用测试技术。
纳米压痕测试是一种常用于评估纳米级材料硬度和弹性模量的技术。
通过使用纳米压头施加不同载荷，将压头与材料表面接触，然后测量压头的显微位移，可以计算出纳米级材料的硬度和弹性模量。
与传统的显微硬度测试相比，纳米压痕测试具有更高的分辨率和更准确的测试结果。
纳米拉伸测试是评估纳米级材料的拉伸性能的重要手段。
通过使用纳米力臂在纳米级材料上施加拉伸载荷，并测量产生的应变和应力，可以得到纳米级材料的拉伸应力-应变曲线。
纳米拉伸测试可以揭示纳米级材料的断裂行为和力学性能，并为纳米器件的设计和制造提供重要参考。
纳米弯曲测试是评估纳米级材料的弯曲性能的一种常用方法。
通过使用纳米力臂在纳米级材料上施加弯曲载荷，并测量产生的应变和应力，可以得到纳米级材料的弯曲应力-应变曲线。
纳米弯曲测试可以评估纳米级材料的柔性和弯曲行为，对于柔性纳米器件的设计和性能优化具有重要意义。
纳米压敏测试和纳米疲劳测试也是评估纳米级材料机械性能的重要技术。
纳米压敏测试可以评估纳米级材料的压电性能和敏感性，而纳米疲劳测试可以揭示材料在长期循环载荷下的疲劳寿命和失效机制。
总之，纳米级材料的机械性能测试技术是实现其应用和开发的关键。
纳米压痕、纳米拉伸、纳米弯曲、纳米压敏和纳米疲劳等测试技术为我们深入了解纳米级材料的力学性能提供了有效手段。
随着纳米科技的不断进步，我们对纳米级材料的机械性能测试技术也在不断发展和完善，将为纳米级材料的应用开拓出更加广阔的前景。
纳米材料的检测分析技术
分辨率较高，操作简单，但需要将样品进行镀金处理，且对生物样品有一定的损伤。
原子力显微镜技术
1
利用微悬臂上的一端针尖接触样品表面，通过检 测针尖与样品表面原子之间的相互作用力来获得 样品的形貌和成分信息。
2
可以观察纳米材料表面的原子级细节，对于研究 纳米材料的表面性质和界面行为具有重要意义。
02
可以检测纳米材料中的化学键振动和转动，从而推断出材料的
分子结构和化学组成。
可以用于表面增强拉曼散射(SERS)技术，提高检测灵敏度和分
03
辨率。
核磁共振技术
01
利用核自旋磁矩进行研究物质结构和化学键的检测技术。
02
可以提供分子内部结构和化学环境的信息，有助于了解纳米 材料的分子结构和化学组成。
通过对纳米材料的结构和 性能进行深入了解，为新 材料的研发提供指导和依 据。
评估环境影响
检测分析纳米材料在环境 中的分布、迁移和降解情 况，评估其对环境和生态 的影响。
检测分析技术的发展历程
起步阶段
成熟阶段
20世纪80年代初，随着纳米科技的兴 起，人们开始关注纳米材料的检测分 析技术。
21世纪初至今，检测分析技术不断优 化和完善，成为纳米科技领域的重要 支撑。
环境领域
用于水处理、空气净化和土壤 修复等。
医疗领域
用于药物输送、生物成像和癌 症治疗等。
电子信息领域
用于制造高性能计算机、电子 器件和光电器件等。
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纳米材料检测分析技术概述
检测分析的目的和意义
确保产品质量
通过检测分析，确保纳米 材料的质量和性能符合预 期要求，保证产品的可靠 性和安全性。
纳米材料的力学性能测试与分析
纳米材料的力学性能测试与分析随着纳米科技的迅速发展，纳米材料在各个领域中的应用越来越广泛。
然而，由于其特殊的尺度效应和表面效应，纳米材料的力学性能测试与分析变得更加困难和复杂。
本文将介绍纳米材料力学性能的测试方法和分析技术，并探讨其在实际应用中的意义和挑战。
一、力学性能测试的方法1. 压痕测试法压痕测试法是一种常用的纳米材料力学性能测试方法。
通过在纳米材料表面施加一定压力，通过观察压痕的产生和扩展来推断纳米材料的硬度和弹性模量等力学参数。
压痕测试法具有简单、快速的优势，并且适用于各种纳米材料。
2. 拉伸测试法拉伸测试法是另一种常用的纳米材料力学性能测试方法。
通过将纳米材料拉伸至破裂点，测定其应力-应变曲线，并计算出纳米材料的屈服强度、断裂韧性等力学参数。
拉伸测试法可以提供更全面和详细的力学性能信息，但对仪器设备和材料标本制备等要求较高。
二、力学性能分析的技术1. 分子动力学模拟分子动力学模拟是一种基于物理原理的力学性能分析技术，可以模拟纳米材料在原子尺度上的行为。
通过建立原子级别的力场模型和运动方程，可以模拟纳米材料的结构演化、应力分布等力学性能表现。
分子动力学模拟可以提供丰富的细节信息，但计算复杂度较高。
2. 有限元分析有限元分析是一种基于数值计算的力学性能分析技术，可以模拟纳米材料在宏观尺度上的行为。
通过将纳米材料离散化为有限数量的单元，并考虑边界条件和加载情况，可以计算出纳米材料的应力分布、形变情况等力学性能参数。
有限元分析具有较高的计算效率和适用性。
三、实际应用与挑战纳米材料的力学性能测试与分析在材料科学、机械工程等领域中具有重要的应用价值。
能够准确了解和评估纳米材料的力学性能，对于设计和制造具有优异性能的纳米材料产品具有重要意义。
然而，纳米材料的力学性能测试与分析也面临一些挑战。
首先，纳米材料的尺度效应和表面效应使得传统力学理论无法直接适用于纳米材料的力学性能预测和分析。
其次，针对纳米材料的测试方法和分析技术需要更高的精度和灵敏度，以满足纳米材料特殊性能的需求。
纳米材料测试分析技术 ppt课件
纳米材料测 试分析技术
尺寸评估 结构表征 性能测量
电子显微分析
扫描探针分析
X-射线衍射分析
光谱分析
能谱分析
粒 ppt课件 度 分 析
1
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
微观世界的探索
社会发展、科技进步总伴随着工具的完善和革新。 以显微镜来说吧，发展至今可以说是有了三代显 微镜。这也使得人们对于微观世界的认识越来越 深入，从微米级，亚微米级发展到纳米级乃至原 子分辨率。
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5
一、电 子 显 微 分 析
电子显 微分析
透射电子显微镜（TEM）
+ 扫描电子显微镜（SEM）
X-射线能谱 分析( EDX)
电子探针显微分析(EPMA)
材料的形貌观察、材料的 表面和内部微结构分析
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材料的微区成 分分析(微米)
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透射电子显微分析
透射电子显微镜（简称透射电镜） Transmission Electron Microscope（TEM）
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2
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
第一代为光学显微镜
1830年代后期为M.Schleide
和 T.Schmann 所 发 明 ； 它 使
人类“看”到了致病的细菌、
微生物和微米级的微小物体，
对社会的发展起了巨大的促
进作用，至今仍是主要的显
微工具 。
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3
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
ppt课件 microscope”
8
普通透射电子显微镜（TEM）
透通过两个中间镜
之间的相互配合，可在较大范
围内调整相机长度和放大倍数。
纳米材料的电化学性能测试方法
纳米材料的电化学性能测试方法引言：随着纳米科技的不断发展与应用，纳米材料在各个领域展现出了广泛的应用前景。
电化学性能测试是评估纳米材料在电化学设备中的表现的重要方法之一。
本文将介绍纳米材料的电化学性能测试方法，以及相关技术和仪器的应用。
1. 纳米材料的电化学性能测试方法的分类电化学性能测试方法可以分为静态和动态两种。
静态测试方法主要用于测量材料的电化学特性，例如电容、电导率和电阻等参数。
动态测试方法主要用于测量材料在电化学循环中的性能，例如电化学稳定性、电化学容量和充放电效率等参数。
2. 静态测试方法2.1 电容与电导率测试电容与电导率是评估纳米材料导电性能的重要参数。
常用的测试方法有四探针法和电化学阻抗谱法。
四探针法通过测量纳米材料的电阻和几何尺寸来计算电导率。
电化学阻抗谱法则是通过测量纳米材料在交流信号下的阻抗来计算电导率和电容。
这两种方法可以有效评估纳米材料的导电性能，提供详细的电化学特性。
2.2 电阻测试电阻测试是评估纳米材料导电性能的常用方法之一。
通常使用四探针法和Kelvin探针法对纳米材料的电阻进行测量。
四探针法是通过在纳米材料上施加电压，再根据测得的电流和电压计算电阻值。
Kelvin探针法则是通过使用一个独立的探针，将电流与电压测量引线分开，避免了测量误差。
这些方法都能够准确地测量纳米材料的电阻，并为纳米材料的性能评估提供参考。
3. 动态测试方法3.1 电化学稳定性测试电化学稳定性测试是用于评估纳米材料在电化学循环中的耐久性和稳定性的重要方法。
常用的测试方法包括循环伏安法和恒流充放电法。
循环伏安法通过在纳米材料上施加变化的电压信号，测量纳米材料的电流响应，进而评估纳米材料的电化学稳定性。
恒流充放电法则是通过在纳米材料上施加恒定电流，测量充电和放电过程中的电压变化，以评估纳米材料的电化学稳定性。
这些方法可以帮助研究人员确定纳米材料的电化学性能在不同循环次数下的变化情况。
3.2 电化学容量测试电化学容量测试是评估纳米材料在充放电过程中的电容性能的重要方法。
纳米科技材料的性能测试方法与标准规范解读
纳米科技材料的性能测试方法与标准规范解读随着科技的高速发展，纳米科技已经成为各个领域的热门研究方向，纳米材料的性能测试方法和标准规范对于实现材料的精准设计、可靠应用以及产品的质量控制至关重要。
本文将重点介绍纳米科技材料性能测试方法和标准规范的严格解读。
1. 纳米材料的性能测试方法纳米材料与传统材料相比，具有独特的特性和性能，因此需要采用特殊的测试方法进行性能评估。
以下为常用的纳米材料性能测试方法：1.1 纳米材料的粒径测量纳米材料的粒径对于其性能具有重要影响，因此粒径测量是纳米材料性能测试的首要任务。
常用的方法有透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和动态光散射（DLS）等。
1.2 纳米材料的结构表征纳米材料的结构对其性能起着至关重要的作用，因此需要采用一系列的结构表征方法进行测试。
例如，X射线衍射（XRD）用于分析晶体结构；拉曼光谱（Raman）用于研究材料的分子振动和晶格动力学等。
1.3 纳米材料的机械性能测试材料的机械性能是其可靠运用的关键指标之一，对纳米材料的机械性能测试方法进行了大量研究。
常用的方法包括纳米压痕测试（Nanoindentation）、扫描探针显微镜（SPM）和纳米拉伸实验等。
1.4 纳米材料的热学性能测试纳米材料的热学性能对于其在能源、催化等领域的应用至关重要。
因此，研究者们开发了一系列测试方法，如差示扫描量热法（DSC）、热导率测试仪和纳米量热仪等。
2. 纳米材料性能测试的标准规范解读为了保证纳米科技材料性能测试的准确性和可比性，各个国家和国际组织制定了相应的标准规范，以规定测试方法和要求。
下面将重点介绍几个重要的标准规范：2.1 ISO/TS 80004-1:2015该标准主要针对纳米材料的术语和定义进行了规范，为纳米科技材料的研究和应用提供了统一的术语和定义。
它为纳米材料的性质表征和测试提供了一个共同的基础。
2.2 ISO/TS 12901-2:2014该标准规范了纳米材料亲水性和疏水性的测试方法和评价准则，以及纳米颗粒在液体中的分散性评价指标，对于纳米材料的应用和环境影响研究具有重要意义。
纳米材料的力学性能研究方法与技巧
纳米材料的力学性能研究方法与技巧引言：纳米材料的力学性能研究是纳米领域中的一个重要课题。
纳米材料由于其特殊的尺寸效应和界面效应，表现出与传统材料截然不同的力学性能。
准确研究纳米材料的力学性能对于设计和制备具有特定性能的纳米材料具有重要意义。
本文将介绍纳米材料力学性能研究的方法和技巧。
一、纳米材料力学性能的测试方法1. 纳米压痕测试：纳米压痕测试是一种常用的纳米材料力学性能测试方法。
该方法通过利用压头对材料表面进行压痕，通过测量压头在样本表面产生的形变来计算材料在纳米尺度下的力学性能参数。
纳米压痕测试可以获得材料的硬度、弹性模量等力学性能参数。
2. 纳米拉伸测试：纳米拉伸测试是另一种常用的纳米材料力学性能测试方法。
该方法通过拉伸样品，测量其应变和应力，通过得到的应力-应变曲线来计算纳米材料的力学性能参数。
纳米拉伸测试可以获得材料的抗拉强度、屈服强度等性能参数。
3. 纳米压缩测试：纳米压缩测试是对纳米材料进行压缩加载，测量力与位移之间的关系，得出纳米材料的力学性能参数。
纳米压缩测试可以用于研究纳米材料的变形行为和力学性能。
二、纳米材料力学性能研究的技巧1. 选取合适的纳米材料：不同类型的纳米材料具有不同的力学性能。
在进行纳米材料力学性能研究前，需要根据具体研究目的选择合适的纳米材料。
考虑纳米材料的结构、成分以及合成方法等因素，选择具有一定代表性的样品进行力学性能测试。
2. 样品制备的标准化：样品制备对于纳米材料力学性能研究的结果具有重要影响。
因此，要确保样品制备的标准化和重复性。
在制备样品时应注意控制纳米颗粒的尺寸、形貌和分散性，避免影响力学性能测试的因素。
3. 合理选择性能测试参数：在进行纳米材料力学性能测试时，需要根据具体样品的特点和测试目的，选择合适的测试参数。
例如，在纳米压痕测试中，应根据样品的硬度范围选择合适的压头，以保证测试结果的准确性。
4. 结合理论计算与实验：纳米材料力学性能的研究需要结合理论计算与实验相结合。
第六章 纳米材料检测及表征技术
5．纳米材料表面与界面分析
5.1 纳米材料表面与界面分析方法
分析对象： • 纳米薄膜材料 • 特别是固体材料 （元素化学态分析、元素三维分布分析以 及微区分析）
• 常用分析方法： X射线光电子能谱（XPS） 俄歇电子能谱（AES） 静态二次离子质谱（SIMS） 离子散射谱（ISS）
５０％ ４０％ ８％
纳米材料有以下性质。 4.1.1. 小尺寸效应 当纳米微粒尺寸与光波的波长、传导电子的德布罗意
波长以及超导态的相干长度或穿透深度等物理特征尺寸相当时，晶体周期性
的边界条件将被破坏，声、光、力、电、热、磁、内压、化学活性等与普通 粒子相比均有很大变化，这就是纳米粒子的小尺寸效应(也称体积效应)。 4.1.2. 表面与界面效应 纳米粒子由于尺寸小、表面积大、表面能高、位 于表面的原子处于严重的缺位状态，因此其活性极高，很不稳定，遇到其它 原子时很快结合，这种活性就是表面效应。 4.1.3. 量子尺寸效应 当微晶尺寸与德布罗意波长相当时，粒子中的电子
1.2.2.电镜观察粒度分析
• 最常用的方法，不仅可以进行纳米颗粒大 小的分析，也可以对颗粒大小的分布进行 分析，还可以得到颗粒形貌的数据。 • 扫描电镜 和 透射电镜 • 主要原理：通过溶液分散制样的方式把纳 米材料样品分散在样品台上，然后通过电 镜放大观察和照相。通过计算机图像分析 程序就可以把颗粒大小、颗粒大小的分布 以及形状数据统计出来。
1. X射线衍射(powder x-ray diffraction，XRD)
• x射线粉末物质衍射是鉴定物质晶相的有效手段。 可以根据特征峰的位置鉴定样品的物相。此外， 依据XRD衍射图．利用scherrer 公式，用衍射峰的半 高宽和位置(2θ)可以计算纳米粒子的粒径。几乎 所 有纳米材料的表征郁少不了x射线衍射方法。改进的x 射线 Fourier解析法分析XRD单峰，都得到较准确的晶 粒尺寸。中山大学 物理系的古堂生等提出了测量纳米 晶粒尺寸分布的新方法。 XRD还用于晶体结构的分析。对于简单的晶体结构， 根据粉末 衍射图可确定品胞中的原子位置、晶胞参数 以及晶胞中的原子数。高 分辨X射线粉末衍射用于晶 体结构的研究，可得到比XRD更可靠 的结构信息，以 及获取有关单品胞内相关物质的元素织成比、尺寸、 离子间距与键长等纳米材料的精细结构方面的数据与 信息.
纳米材料粒度测试方法大全
纳米材料粒度测试方法大全目前，纳米材料已成为材料研发以及产业化最基本的构成部分，其中纳米材料的粒度则是其最重要的表征参数之一。
本文根据不同的测试原理阐述了8种纳米材料粒度测试方法，并分析了不同粒度测试方法的优缺点及适用范围。
1.电子显微镜法电子显微镜法是对纳米材料尺寸、形貌、表面结构和微区化学成分研究最常用的方法，一般包括扫描电子显微镜法（SEM）和透射电子显微镜法（TEM）。
对于很小的颗粒粒径，特别是仅由几个原子组成的团簇，采用扫描隧道电镜进行测量。
计算电镜所测量的粒度主要采用交叉法、最大交叉长度平均值法、粒径分布图法等。
优点：该方法是一种颗粒度观测的绝对方法，因而具有可靠性和直观性。
缺点：测量结果缺乏整体统计性；滴样前必须做超声波分散；对一些不耐强电子束轰击的纳米颗粒样品较难得到准确的结果。
2.激光粒度分析法激光粒度分析法是基于Fraunhofer衍射和Mie氏散射理论，根据激光照射到颗粒后，颗粒能使激光产生衍射或散射的现象来测试粒度分布的。
因此相应的激光粒度分析仪分为激光衍射式和激光动态散射式两类。
一般衍射式粒度仪适于对粒度在5μm以上的样品分析，而动态激光散射仪则对粒度在5μm以下的纳米、亚微米颗粒样品分析较为准确。
所以纳米粒子的测量一般采用动态激光散射仪。
优点：样品用量少、自动化程度高、重复性好, 可在线分析等。
缺点：不能分析高浓度的粒度及粒度分布，分析过程中需要稀释，从而带来一定误差。
3.动态光散射法动态光散射也称光子相关光谱，是通过测量样品散射光强度的起伏变化得出样品的平均粒径及粒径分布。
液体中纳米粒子以布朗运动为主，其运动速度取决于粒径、温度和黏度系数等因素。
在恒定温度和黏度条件下, 通过光子相关谱法测定颗粒的扩散系数就可获得颗粒的粒度分布，其适用于工业化产品粒径的检测，测量粒径范围为1nm~5μm的悬浮液。
优点：速度快，可获得精确的粒径分布。
纳米材料比表面积测定
C
1 A E E RT Vm 1， 。 理论上 C 约等于 e 1 L ， 这里 E1 是第一层吸附气体的吸附热， A B B
E L 为液化热。BET 常数 C 表示了吸附剂（adsorbent，吸附测量气体的固态物质）和吸附质
（adsorbate，吸附剂表面上富集的吸附气体，一般采用氮气）之间的相互作用大小，是表征 纳米材料吸附特性的一个重要的物理量。采用氮气作为吸附气体时，直线的截距 B 相对斜 率 A 而言一般比较小，因此 C 1 。 通过单层吸附体积 Vm （单位为 ml）和每个氮气分子在一个完整的单层上所占有的平均 面积（分子横断面积）就可以计算出纳米材料的总表面积为：
进行吸附实验：液氮杯上升完成后，在测试界面点“吸附”开始进行样品的比表面积测量。 此时控制软件会自动延时等待 5 分钟左右， 以保证样品的环境温度充分达到液氮温度(77K)。 5 分钟后比表面积及孔径分析仪会自动按照之前设定的吸附气压的参考点控制相关硬件设 备进行测量和计算。比表面测量大概需要 50 分钟。实验结束后，液氮杯自动下降。待液氮 杯降到底端后小心取下，用专用杯盖盖好，防止液氮大量挥发。点击 据。点击 图标，预览实验结果，如图 4 所示。 图标，保存测试数
纳米材料比表面积测定
引言 纳米材料比表面积是指单位质量的纳米材料所具有的表面积， 由于本实验中所研究的纳 米材料一般是有孔或多孔的材料， 所以这里的表面积既包含外表面积， 也包含材料的内表面 积。纳米材料比表面积的国际单位为㎡/g。纳米材料的比表面积是评价其吸附能力、化学稳 定性、 催化性能、 热力学性质等物理和化学性质的重要指标之一， 在科学研究和工业生产中， 往往需要对相关纳米材料进行比表面积测量。 纳米材料比表面积测定方法主要分为动态法和静态法， 其中动态法又可以分为直接对比 法和多点 BET 法。 一、实验目的 1、理解 BET （ Brunauer-Emmett-Teller）理论； 2、掌握氮吸附法测定纳米材料比表面的实验方法和操作过程； 3、理解并掌握加热、抽真空和液氮装置的使用方法和注意事项。 二、实验原理 BET 吸附理论 BET 吸附理论是 1938 年由 Stephen Brunauer 、Paul Hugh Emmett 和 Edward Teller 三位 科学家解释气体分子在固体表面吸附现象的而建立的理论方法。 该理论是颗粒表面吸附科学 和对固体表面进行分析研究的重要理论基础， 广泛应用于颗粒表面吸附性能研究和数据处理 过程中。 吸附理论认为， 纳米材料表面一般都有吸附气体分子的能力， 通常认为氮气是适宜的吸 附气体。在外界环境为液氮温度(77K)下，处于氮气氛围中的纳米材料表面会对氮气产生物 理吸附；而当外界环境为室温条件下，吸附的氮气会全部脱附出来。 BET 吸附理论在 Langmuir 的单分子吸附模型的基础上，基于如下三条假设拓展到多分子层吸附的情况：(a) 气体分子可以在固体上吸附无数多层， (b) 吸附各层的吸附热均为气体的液化热， (c) Langmuir 吸附理论对每一单分子层都适用成立。由此得出 BET 吸附等温式如下：
纳米材料的表征与测试技术
纳米材料的表征与测试技术纳米科技是21世纪最具发展前景的领域之一，而纳米材料作为纳米科技的重要组成部分，其性质和性能的表征与测试显得尤为重要。
本文将介绍纳米材料的表征方法和测试技术，以期为相关领域的研究提供有益的参考。
原子力显微镜是一种用于研究纳米材料表面形貌和微观结构的强大工具。
它利用微悬臂感受样品原子间的相互作用力，从而获得样品的表面形貌和粗糙度等信息。
AFM不仅可以观察纳米粒子的形貌，还可以用于研究表面修饰和吸附等现象。
透射电子显微镜是通过电子束穿过样品获取信息的一种仪器。
在纳米材料的表征中，TEM可以用来观察纳米粒子的形貌、尺寸和分布等信息。
TEM还可以用于研究纳米材料的内部结构、界面等现象。
X射线衍射是一种用于研究材料晶体结构和相变的重要手段。
通过测量X射线的衍射角度，可以获得样品的晶体结构、晶格常数和相组成等信息。
在纳米材料的表征中，XRD可以用于研究纳米粒子的物相、结晶度以及分子结构等信息。
扫描隧道显微镜主要用于测量样品的表面形貌和电子云分布。
在纳米材料的测试中，STM可以用于研究纳米结构的电子性质、表面修饰和分子吸附等现象。
STM还可以用于测量纳米材料的隧道电流和电阻等电学性质。
紫外-可见光谱是一种用于研究材料光学性质的重要手段。
在纳米材料的测试中，UV-Vis可以用于测量纳米材料的光学性质，如吸收光谱、反射光谱和透射光谱等。
通过分析这些光谱数据，可以获得纳米材料的光学带隙、粒径分布和成分等信息。
热重分析是一种用于研究材料热稳定性和质量变化的重要技术。
在纳米材料的测试中，TGA可以用于研究纳米材料在不同温度下的热稳定性、分解行为和热反应动力学等。
TGA还可以用于测量纳米材料的比表面积和孔径分布等物理性质。
本文介绍了纳米材料的表征方法和测试技术。
这些技术和方法在纳米材料的研究和开发中发挥着重要的作用，帮助科学家们深入了解纳米材料的性质和性能。
随着纳米科技的不断发展，相信未来会有更多更先进的表征和测试技术涌现，为纳米材料的研究和应用提供更全面的信息。
纳米材料的磁性测试方法
纳米材料的磁性测试方法纳米材料在目前的科学研究和工业应用中扮演着重要的角色。
由于其尺寸比传统材料小得多，纳米材料展现出了许多独特的物理和化学特性。
磁性是纳米材料的一个重要性质，对于许多应用领域具有关键影响。
因此，如何准确快速地测试纳米材料的磁性成为研究者和工程师们关注的焦点。
目前，有多种方法可以用来测试纳米材料的磁性。
下面将介绍一些常用的测试方法，包括霍尔效应测量、超导量子干涉仪（SQUID）以及振动样品磁弹力显微镜（Magnetic Force Microscopy, MFM）。
首先，霍尔效应可以用来测量材料的电阻和磁场的关系。
对于磁性纳米材料，通过测量其在外加磁场下的霍尔电压，可以获得材料的磁性信息。
霍尔效应测试方法的主要优点是可以非常精确地测量材料的磁性，同时还可以获取材料的电性信息。
然而，霍尔效应测试对于纳米尺度的样品来说可能存在一些技术上的挑战，需要更加精密的实验设备和样品制备技术。
其次，超导量子干涉仪（SQUID）是一种非常敏感的测量方法，适用于测量纳米尺度材料的磁性特性。
SQUID是一种能够测量磁场变化的设备，它利用超导电子器件的量子效应进行磁场检测。
通过将纳米材料放置在SQUID测量装置中，可以精确地测量材料的磁滞回线、磁导率（susceptibility）以及磁介质常数等磁学特性。
SQUID测量方法具有高灵敏度和高分辨率的优势，能够对纳米尺度的材料进行准确的磁性测试。
但是，SQUID测量方法的设备成本较高，需要专业的实验条件和技术支持。
最后，振动样品磁弹力显微镜（MFM）是一种基于扫描探针显微技术的磁性测试方法。
MFM通过将磁感应线圈和微悬臂探针（cantilever probe）结合在一起，可以在纳米尺度下测量材料的磁场分布。
其中，磁感应线圈用来检测样品上的磁场信号，而微悬臂探针则可以通过测量样品表面的力和位移来获得样品的磁性信息。
由于MFM可以在纳米尺度下进行磁场的显微观测，因此它在纳米材料的磁性测量中得到了广泛应用。
纳米材料的测试与表征
高分子纳米微球研究
沉降法粒度分析
沉降法的原理是基于颗粒在悬浮体系时，颗粒本 身重力(或所受离心力)、所受浮力和黏滞阻力三 者平衡，并且黏滞力服从斯托克斯定律
（F=6πrηv）来实施测定的，此时颗粒在悬浮体
• STM通常被认为是测量表面原子结构的工具，具 有直接测量原子间距的分辨率。 STM还可以操纵 单个原子和分子
STM像
原子操纵
原子力显微镜AFM
• 原子力显微镜(AFM)， 或者扫描力显微镜 （SFM）
• 跟所有的扫描探针显 微镜一样，AFM使用 一个极细的探针在样 品表面进行光栅扫描， 探针是位于一悬臂的 末端顶部，该悬臂可 对针尖和样品间的作 用力作出反应
原子吸收光谱法(AAS)
• 根据蒸气相中被测元素的基态原子对其原子共振 辐射的吸收强度来测定试样中被测元素的含量；
• 适合对纳米材料中痕量金属杂质离子进行定量测 定，检测限低 ，10－10－10－14 g/cm3
• 测量准确度很高 ，1%（3-5%） • 选择性好 ，不需要进行分离检测 • 分析元素范围广 ，70多种 • 不能同时进行多元素分析
• 其特点是样品使用量少，不仅可以获得样品的形 貌，颗粒大小，分布以还可以获得特定区域的元 素组成及物相结构信息
高分辨TEM
• HRTEM是观察材料微观结构的方法。不仅 可以获得晶包排列的信息，还可以确定晶 胞中原子的位置。
• 200KV的TEM点分辨率为0.2nm，1000KV 的TEM点分辨率为0.1nm。
电感耦合等离子体发射光谱法（ICP）
• ICP是利用电感耦合等离子体作为激发源，根据处于激发 态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素 进行分析的方法
纳米材料的表征技术
纳米材料的表征技术
纳米材料的表征技术是指对纳米材料进行结构、形貌、物理化学性质等方面的分析法和测试技术。
随着纳米材料在材料科学、能源、生物医药等领域的广泛应用，对其表征技术的需求也不断增加。
纳米材料的表征技术主要包括以下方面：
1. 传统材料表征技术的改进：传统的材料表征技术如TEM、SEM、XRD等，在纳米尺度下会遇到一些挑战，因此需要进行改进，如高分辨率TEM、STEM、HRSEM、EDX等。
2. 纳米材料的表征技术：纳米尺度下材料的特殊性质需要采用专门的表征技术，如原位TEM、原位STM、AFM、SPM、TEM-TDS等。
3. 特殊性质的表征技术：纳米材料具有很多特殊性质，如光学、磁学、电学、热学等，需要采用专门的表征技术来研究，如PL、NMR、EPR、Hall效应、Seebeck系数等。
纳米材料的表征技术在纳米科学和纳米技术中具有重要意义。
它不仅可以帮助人们更好地理解纳米材料的特性，还可以指导纳米材料的设计和制备，推动纳米技术的发展。
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纳米材料的磁学特性测试方法详解
纳米材料的磁学特性测试方法详解纳米材料的磁学特性是其在微观尺度上的磁性行为，对于理解和应用纳米材料具有重要意义。
准确测量纳米材料磁学特性的方法对于研究纳米材料的性质、应用开发和性能改善至关重要。
本文将详细探讨纳米材料磁学特性的测试方法，并介绍几种常用的测试手段。
一、磁化曲线测量法磁化曲线测量法是一种常用的测试纳米材料磁学特性的方法。
该方法通过测量材料在外加磁场作用下的磁化强度，得到磁场和磁化强度之间的关系曲线，称为磁化曲线。
通过分析磁化曲线，可以获取纳米材料的一些重要磁学参数，如饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力等。
在磁化曲线测量中，通常采用霍尔效应磁强计、振荡样品磁电位计和超导磁体等设备。
这些设备可以提供高灵敏度和高分辨率的测量结果，并能够在不同温度和磁场条件下进行测试。
二、磁化强度测量法磁化强度测量法是另一种常见的测试纳米材料磁性的方法。
该方法通过测量材料自身的磁化强度来评估其磁学特性。
磁化强度是材料单位体积内磁矩的总和，可以用于表征纳米材料的磁化行为。
常用的磁化强度测量方法包括霍尔效应测量、恢复磁强计和超导量子干涉仪等。
这些方法通过利用霍尔效应、恢复磁强和超导现象等原理，实现对纳米材料磁化强度的准确测量。
三、磁滞回线测量法磁滞回线测量法是一种测试纳米材料磁性的重要方法。
该方法通过在外加磁场下测量材料磁化强度的变化，得到磁滞回线。
磁滞回线可以反映纳米材料的磁滞特性，包括磁化强度的变化程度、剩余磁化强度和矫顽力等参数。
磁滞回线的测量通常使用霍尔效应磁强计、超导恢复磁强计和振荡样品磁电位计等设备。
这些设备能够对纳米材料磁滞回线进行高精度测量，并提供详细的磁滞特性信息。
四、磁顺应力测量法磁顺应力测量法是一种用于测试纳米材料磁学特性的先进方法。
该方法利用纳米材料在外加磁场下的磁顺应力表现，并通过测量材料表面或其它部位的应变变化，得到磁顺应力的信息。
磁顺应力测量常用的方法包括磁弹性测量、弹性光学测量和压电传感测量等。
纳米科技行业的材料测试标准
纳米科技行业的材料测试标准纳米科技在过去几十年中取得了巨大的进展，对于材料科学领域的革新起到了关键作用。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物特性，使其在诸多领域中有着广泛的应用，包括电子、医疗保健、能源和环境等。
然而，由于纳米尺度下的特性改变，材料测试也面临着巨大的挑战。
因此，建立一套全面准确的纳米材料测试标准对行业的发展至关重要。
测试纳米材料的关键问题是如何测量纳米尺度下的物性参数。
由于其尺寸极小，纳米材料可能具有与宏观材料完全不同的物理性质。
例如，纳米颗粒的表面积与体积比相对较大，使其表现出比宏观颗粒更高的反应性。
因此，对纳米材料进行测试时需要考虑到尺寸、形状和化学组成等因素，以获得准确的结果。
纳米材料的测试方法也需要考虑到其应用领域的需求。
不同领域对材料的要求不同，因此测试项目应基于特定应用的需求制定。
举例来说，在医疗保健领域中，对纳米药物传输载体的测试主要关注其稳定性、释放速率和毒性等方面。
而在能源领域中，纳米材料的电导率、能量转换效率和电化学性能则是重点关注的测试项目。
为了确保测试结果的准确性和可比性，需要建立统一的测试标准和方法。
这些标准可以参考已有的传统材料测试标准，同时也需要针对纳米材料的特殊性制定相应的规定。
例如，对于纳米颗粒的尺寸分布测量，可以使用传统的粒径分布测试方法，如动态光散射仪。
然而，由于纳米颗粒易聚集，测试方法需要考虑到消除聚集对结果的干扰，例如在测量过程中加入分散剂。
除了测试方法的制定，纳米材料测试标准还需要涵盖数据处理和结果解释方面的内容。
纳米材料测试数据通常非常复杂，需要利用适当的统计方法和模型进行解释。
同时，还需要建立数据共享和比对机制，促进不同研究机构和实验室之间的数据交流和合作。
只有通过共享和比对数据，才能确保测试结果的准确性，并为纳米科技的进一步研究和应用提供有价值的参考。
纳米科技领域的发展迅速，需要不断更新和完善的测试标准。
随着新材料和新应用的不断涌现，测试方法和标准也需要与时俱进。
纳米材料的导电性测试方法
纳米材料的导电性测试方法简介：纳米材料是尺寸在纳米级别的材料，具有许多独特的性质和潜在应用。
其中一个重要的性质是导电性，即电子在纳米材料中传导的能力。
而为了准确评估纳米材料的导电性，科学家们发展了多种测试方法。
本文将介绍常用的纳米材料导电性测试方法，包括四探针法、霍尔效应测量和电化学测量。
四探针法：四探针法是一种常用的纳米材料导电性测试方法。
它基于电阻率、电流和电压之间的关系，通过在纳米材料表面放置四个小探针来测量电流和电压。
其中两个探针用于注入电流，而另外两个探针则用于测量电压。
通过测量电压差和电流值，可以计算出纳米材料的电阻率。
四探针法的优点是可以准确测量低阻值样品，且对电流和电压值的测量具有较高的灵敏度。
霍尔效应测量：霍尔效应测量是一种常用的表征半导体材料导电性的方法，同样适用于纳米材料的导电性测试。
在这个方法中，纳米材料被放置在一个磁场中，施加电流使之通过样品，然后测量生成的霍尔电压。
霍尔电压与纳米材料导电性相关联，可以根据其大小和极性来判断导电类型和电导率。
霍尔效应测量方法可用于确定纳米材料的电子浓度、载流子迁移率和电阻率等参数。
它的优点包括非接触测量、测量速度快和对样品尺寸要求较低等。
电化学测量：电化学测量是一种基于纳米材料与电极之间电荷传递反应的方法。
通过在纳米材料表面放置电极，然后施加电位和观察电流的变化，可以确定纳米材料的导电性。
电化学测量方法可用于研究纳米材料的电子传输、电化学反应和电荷传递行为。
常用的电化学测量技术包括循环伏安法、交流阻抗谱和电化学阶跃法等。
这些方法通过测量电流、电势和频率等参数，可以得到纳米材料的导电性，同时也提供了关于纳米材料光电化学性质和电活性的信息。
总结：纳米材料的导电性是其在电子元器件和能源存储等领域应用的基础。
准确测量纳米材料的导电性非常重要，因此科学家们发展了多种测试方法。
本文介绍了常用的纳米材料导电性测量方法，包括四探针法、霍尔效应测量和电化学测量。
纳米材料的表征与测试技术
纳米材料的表征与测试技术1纳米材料的表征方法纳米材料的表征主要包括: 1化学成分; 2纳米粒子的粒径、形貌、分散状况以及物相和晶体结构; 3纳米粒子的表面分析。
1.1化学成分表征化学成分是决定纳米粒子及其制品性能的最基本因素。
常用的仪器分析法主要是利用各种化学成分的特征谱线，如采用X射线荧光分析和电子探针微区分析法可对纳米材料的整体及微区的化学组成进行测定。
而且还可以与扫描电子显微镜SEM配合，使之既能利用探测从样品上发出的特征X射线来进行元素分析，又可以利用二次电子、背散射电子、吸收电子信号等观察样品的形貌图像。
即可以根据扫描图像边观察边分析成分，把样品的形貌和所对应微区的成分有机的联系起来，进一步揭示图像的本质。
此外，还可以采用原子l发射光谱AES、原子吸收光谱AAS对纳米材料的化学成分进行定性、定量分析;采用X射线光电子能谱法XPS可分析纳米材料的表一面化学组成、原子价态、表面形貌、表面微细结构状态及表面能态分布等。
1.2纳米徽粒的衰面分析(1)扫描探针显徽技术SPM扫描探针显徽技术SPM以扫描隧道电子显微镜STM ,原子力显徽镜AFM、扫描力显微镜SFM 、弹道电子发射显徽镜BEEM、扫描近场光学显微镜SNOM等新型系列扫描探针显徽镜为主要实验技术，利用探针与样品的不同相互作用，在纳米级乃至原子级的水平上研究物质表面的原子和分子的几何结构及与电子行为有关的物理、化学性质，在纳米尺度上研究物质的特性。
(2)谱分析法①紫外一可见光谱由于(金属粒子内部)电子气(等离子体)共振激发或由于带间吸收，它们在紫外——可见光区具有吸收谱带。
不同的元素离子具有其特征吸收谱。
因此，通过紫外一可见光光谱，特别是与Mie理论的计算结果相配合时，能够获得关于粒子颗粒度、结构等方面的许多重要信息。
此技术简单方便，是表征液相金属纳米粒子最常用的技术。
另外，紫外一可见光谱可观察能级结构的变化，通过吸收峰位置变化可以考察能级的变化。
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原理
量子力学：
认为金属中的自由电子还具有波动性，这种电子波φ1向 金属边界传播，在遇到表面位垒时，部分反射为φR，部分透 过为φT。这样，即使金属温度不是很高，仍有部分电子穿透 金属表面位垒，形成金属表面上的电子云。这种效应称为隧 道效应。
原理
隧道扫描显微镜的基本原理是基于量子的隧道效应。将原 子线度的极细针尖和被研究物质的表面作为两个电极，当样品 与针尖的距离非常接近时（通常小于1nm），在外加电场的作 用下，电子会穿过两个电极之间的绝缘层流向另一个电极。隧 道电流强度与针尖与样品表面之的距离非常敏感，如果距离减 小0.1nm，电流将增加一个数量级，因此利用电子线路控制隧 道电流的恒定，并用压电陶瓷材料控制针尖在样品表面的扫描， 则探针在垂直于样品方向上高低的变化就反映出样品表面的起 伏，将针尖在样品表面扫描运动时的轨迹直接在荧光屏或记录 纸上显示出来，就得到了样品表面态密度的分布或原子排列的 情况。
(3)供电系统则是为提供稳定加速电压和电磁透镜电流 而设计的。
透射电镜的结构
照明系统主要由电子枪和聚光镜组成。
电子显微镜对电子枪的要求是：能够提供足够数目的电子， 发射电子越多，成像越亮；发射电子的区域要小，电子束越细， 分辨本领越好；电子速度要大，动能越大，成像越亮。普通热 阴极电子枪主要由发夹式钨丝组成，当加热到高温时，钨丝发 射出电子。
制备复型的材料特点
透射电镜的结构
图像观察和记录系统：主要由荧光屏，照相机，数据 显示等部件组成。
经过双聚光镜，发射的电子束被聚焦在样品上（电子束斑 直径仅有3-5μm）。穿过样品的电子束经过物镜，在其像平 面上形成第一幅高质量的样品形貌放大像，然后再经过中间 镜和投影镜的两次放大，最终形成三级放大像而显示在荧光 屏上，或当荧光屏竖起来时就被记录在照相底片上。
工作模式
Constant-Current Mode
Constant-Height Mode
工作模式
在STM中把针尖装在压电陶瓷构成的三维扫描架上， 通过改变加在陶瓷上的电压来控制针尖位置，在针尖和 样品之间加上偏压V以产生隧道电流，再把隧道电流送回 电子学控制单元来控制加在Z陶瓷上的电压，以保证在针 尖扫描时样品－针尖间距恒定不变。工作时在X、Y陶瓷 上施加扫描电压，针尖便在表面上扫描。扫描过程中表 面形貌起伏引起的电流的任何变化都会被反馈到控制Z方 向运动的压电陶瓷元，使针尖能跟踪表面的起伏，以保 持电流恒定。记录针尖高度作为横向位置的函数Z（X、 Y）就得到了样品表面态密度的分布或原子排列的图像， 这是STM最常用的恒定电流的工作模式。
在这种成像方式中，如果电子显微镜是三级成像， 那么总的放大倍数就是各个透镜倍率的乘积。
透射电镜的放大倍数
总放大倍数M总＝M物×M中×M投 物镜成像是分辨率的决定因素
◆ 物镜放大倍率，在50-100范围； ◆中间镜放大倍率，数值在0-20范围； ◆投影镜放大倍率，数值在100-150范围 ◆总放大倍率在1000-200,000倍内
AFM样品制备
生物样品也需要固定到基片上，原则与粉体材料基本相同， 只是大多数时候都需要保持生物样品的活性，所以大多数在 溶液中进行。
纳米薄膜材料，如金属、金属氧化物薄膜、高聚物薄膜、 有机-屋脊复合薄膜、自组装单分子膜等一般都有基片支持， 可以直接用于AFM研究。
三、透射电子显微镜
（Transmission Electron Microscope，TEM）
STM的特点
（三）STM可得到表面单原子层的局域结构图象，这对于研究局 部的表面缺陷、表面重构、表面吸附物质的位置及形貌极其有效。
（四）STM在真空、大气、溶液等环境中都能保持很高的分辨 率，从而可以实现近自然条件下对样品表面的观测。这为生物样 品的研究提供了新途径。
（五）STM对样品几乎无损伤，不要求特别的样品制备技术。而 且样品需求量很小（毫微克），这为观测珍稀提供了便利。
原理
经典电子理论：
金属体内存在大量“自由”电子，从经典物理学来说，在 绝对零度时，所有自由电子的能量都小于费米能级EF,随着温度 的升高，一部分电了的能量可以大于费米能级，大于费米能级 的电子的数量随着温度的升高而增加，另一方面经典物理学还 认为在金属边界上存在着一个能量比费米能级EF高的位垒φ， 在金属内“自由”电子，只有能量高于位垒的那些电子才可能 从金属内部逸出到外部。
透射电镜的结构
TEM主要由电子光学系统、真空系统和供电控制系统三 大部分组成。
(1)电子光学系统又称镜筒，是电子显微镜的主体。主要 框架结构由照明系统、样品室、成像系统、图像观察和记 录系统组成。
透射电镜的结构
(2)真空系统是为了保证电子在整个狭长的通道中不与空 气分子碰撞而改变原有的轨迹而设计的。因此所有装置必 须在真空系统中，一般真空度为10－2～10－4Pa。可采用 机械泵，油扩散泵，分子泵等来实现，目的：延长电子枪 的寿命，增加电子的自由程，减少电子与残余气体分子碰 撞所引起的散射以及减少样品污染
二、原子力显微镜 （Atomic Force Microscope，AFM）
AFM工作原理
如图所示，二级管激光器发出的激光束经过光学系 统聚焦在微悬臂背面，并从微悬臂背面反射到由光电二 级管构成的光斑位置检测器。在样品扫描时，由于样品 表面的原子与微悬臂探针尖端的原子力间的相互作用， 微悬臂将随样品表面形貌而弯曲起伏，反射光束也将随 之偏移，因而，通过光电二级管检测光斑的位置的变化， 就能获得被测样品表面形貌的信息。
它可用于观察表面形貌起伏较大的样品，而且通过加在Z 方向陶瓷上的电压值推算表面起伏高度数值。
工作模式
STM的另一种工作模式为恒定高度模式，如 图。此时控制Z陶瓷的反馈回路虽然仍在工作， 但反应速度很慢，以致不能反映表面的细节，只 跟踪表面大的起伏。这样，在扫描中针尖基本上 停留在同样的高度，而通过记录隧道电流的变化 得到表面态度密度的分布。一般的高速STM便是 在此模式下工作的。但由于在扫描中针尖高度几 乎不变，在遇到起伏较大的样品表面（如起伏超 过针尖样品间距0.5～1nm），针尖往往会被撞 坏，因此这种模式只适宜测量小范围、小起伏的 表面。
AFM样品制备
AFM技术可以在大气、高真空、液体扥环境中检测到体、 半导体、绝缘体样品以及生物样品的形貌、尺寸以及力学性能 等材料的特性，使用的范围很广。AFM的样品制备简单，一 般要求如下：
纳米粉体材料应尽量以单层或亚单层形式分散并固定在基片 上，应该注意以下三点：（1）选择合适的溶剂和分散剂将粉体 制成稀溶液，必要时采用超声分散以减少纳米离子的团聚，以 便均匀地分布在基片上；（2）根据纳米粒子的亲水、疏水特性， 表面化学特性等选择合适的基片；（3）样品尽量牢固地固定到 基片上，必要时采用化学键合、化学特定吸附或静电相互作用 等方法。
继STM之后，各国科技工作者在STM原理基础上又 发明了一系列新型显微镜。如原子力显微镜（AFM）、 摩擦力显微镜、静电力显微镜、扫描热显微镜、弹道电 子发射显微镜（BEEM）、扫描隧道电位仪（STP）、 扫描离子电导显微镜（SICM）、扫描近场光学显微镜 （SNOM）和光子扫描隧道显微镜（PSTM）等。这些 新型的显微镜可获得STM不能得到的有关表面的各种信 息，对STM的功能有所补充和扩展。
（六）在超高真空条件下，STM不仅可获得表面形貌的图象，还 可通过扫描隧道谱（STS）研究表面的电子结构。这对表面物理 研究很有用途。
STM的图像
Iron on copper: patterned assembled using STM tip
Standing waves caused by defects in copper
透射电镜的样品制备
• 透射电子显微镜利用穿透样品的电子束成像，这就要 求被观察的样品对入射电子束是“透明”的。
电子束穿透固体样品的能力主要取决于加速电压和样品的 物质原子序数。
• 一般来说，加速电压越高，样品原子序数越低，电 子束可以穿透样品的厚度就越大。
透射电镜的样品制备
• 对于块体样品表面复型技术和样品减薄技术是制备的 主要方法。 • 对于粉体样品，可以采用超声波分散的方法制备样品。
第六章 纳米材料的表征与测试技术
纳米材料的测试技术有以下几种：
1、定性分析：对材料组成的定性分析，包括材料是由哪些元素 组成，每种元素的含量
2、颗粒分析：对材料颗粒的分析，包括颗粒形状、粒度、粒度 分布、颗粒结晶结构等
3、结构分析：对材料结构的分析，包括三维、二维纳米材料结 晶结构，物相组成，组分间的界面，物相形态等
TEM工作原理
以高能电子束（50-200kБайду номын сангаас）穿透样品，根据样 品不同位置的电子透过强度或电子透过晶体样品的衍 射方向不同，经过后面电磁透镜的放大后，在荧光屏 上显示出图像；透射电镜的加速电压通常为100kV， 电子的波长为3.7pm。
透射电镜的结构
放大原理
透射电子显微镜中，物镜、中间镜，透镜是以 积木方式成像，即上一透镜的像就是下一透镜成像 时的物，也就是说，上一透镜的像平面就是下一透 镜的物平面，这样才能保证经过连续放大的最终像 是一个清晰的像。
STM的特点
扫描隧道显微镜是继透射电镜和场离子显微镜之后具有原子级 分辨率的新一代显微镜。与已有的其它各种显微镜相比，它具 有如下特性：
（一）STM具有空前的空间分辨率，其横向与纵向分辨率已分 别达到0.1nm和0.01nm,完全可分辨单个原子。（原子的典型 尺寸为0.2～0.3纳米）
（二）STM得到的是实空间中表面的三维图像，可用于具有周 期性或不具备周期性的表面结构观察，这种可实时观察的性能 可用于表面扩散等动态过程的观察；
• 对于液体样品或分散样品可以直接滴加在Cu网上；
表面复型技术
• 所谓复型技术就是把金相样品表面经浸蚀后产生的显微 组织浮雕复制到一种很薄的膜上，然后把复制膜（叫做 “复型”）放到透射电镜中去观察分析，这样才使透射电 镜应用于显示金属材料的显微组织有了实际的可能。