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| 納米表征技術(shù)的新突破 |
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| 2004-6-14 中國(guó)科普網(wǎng) |
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在“納米”技術(shù)愈來愈廣泛地開發(fā)應(yīng)用的同時(shí)，人們可能會(huì)提出這樣的問題∶如此微小的“納米”是用何種科學(xué)手段檢測(cè)的？北京科技大學(xué)方克明教授經(jīng)過20多年的研究，探索出了一種新的方法———
“納米”這個(gè)名詞越來越引起人們的興趣。大家知道“納米”是一個(gè)非常微小的長(zhǎng)度單位。具體地說，一納米約一根頭發(fā)粗細(xì)的萬分之一。納米技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)產(chǎn)品中，會(huì)極大地改善產(chǎn)品的性能。例如，碳納米管是由一層或若干層碳原子卷曲而成的管狀“纖維”，直徑只有幾到幾十納米。比重只有鋼的六分之一，而強(qiáng)度卻是鋼的100倍。如果把碳納米管制成繩索，是從月球上掛到地球表面而惟一不被自身重量所拉斷的繩索。
在“納米”技術(shù)愈來愈廣泛地開發(fā)應(yīng)用的同時(shí)，人們可能會(huì)提出這樣的問題∶如此微小的“納米”是用何種科學(xué)手段檢測(cè)的？據(jù)了解，目前我國(guó)用來檢測(cè)納米的納米表征技術(shù)正日趨成熟并取得了新的突破。
記者日前在采訪中了解到，北京科技大學(xué)冶金學(xué)院博士生導(dǎo)師方克明教授經(jīng)過20多年的研究，在納米表征技術(shù)方面取得了新的突破，探索出了用透射電鏡或高分辨電鏡對(duì)納米材料進(jìn)行表征的新方法。該技術(shù)采用金屬包埋法可以從納米材料中切取納米尺度的薄膜，然后用透射電鏡或高分辨電鏡研究納米材料的微觀形貌和微觀結(jié)構(gòu)。該技術(shù)的成功為我國(guó)納米技術(shù)的發(fā)展提供了一種重要的檢測(cè)手段，它榮獲第十二屆全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)金牌獎(jiǎng)并取得了國(guó)家專利，目前在國(guó)內(nèi)外處于該領(lǐng)域的領(lǐng)先水平。
納米材料包括納米顆粒及其以納米顆粒為基礎(chǔ)的材料；納米纖維及其含有納米纖維的材料；納米界面及其含有納米界面的材料。納米材料的性能與其微觀結(jié)構(gòu)有著重要的關(guān)系。因此研究納米材料微觀結(jié)構(gòu)的表征對(duì)認(rèn)識(shí)納米材料的特性，推動(dòng)納米材料的應(yīng)用有著重要的意義。
透射電鏡是研究材料的重要儀器之一，在納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究及開發(fā)應(yīng)用中也不例外。但是用透射電鏡研究材料微觀結(jié)構(gòu)時(shí)，試樣必須是透射電鏡電子束可以穿透的納米厚度的薄膜。單體的納米顆�；蚣{米纖維一般是透射電鏡電子束可以直接穿透的。研究者通常把試樣直接放在微柵上進(jìn)行透射電鏡觀察。但是由于納米顆�；蚣{米纖維容易團(tuán)聚，因此，用這種方法常常得不到理想的結(jié)果，有些研究?jī)?nèi)容也難以實(shí)施。比如∶納米顆粒的表面改性的研究，納米纖維的橫切面研究都比較困難，研究界面問題則有更大的難度。因此，納米材料的透射電鏡研究，其樣品制備問題是一個(gè)值得探討的重要課題。對(duì)此，方克明教授進(jìn)行了研究，探索了一種比較適用的制樣方法。該方法可以從納米顆�；蛭⒚最w粒中直接切取可以進(jìn)行透射電鏡研究的薄膜，對(duì)進(jìn)行納米纖維橫切面觀察或納米界面觀察的制樣也有很高的效率。
這一技術(shù)的特點(diǎn)是從納米或微米尺度的試樣中直接切取可供透射電鏡或高分辨電鏡研究的薄膜。試樣可以為簡(jiǎn)單顆�；虮砻娓男院蟮陌差w粒，對(duì)于纖維狀試樣，既可以切取橫切面薄膜也可以切取縱切面薄膜。對(duì)含有界面的試樣或納米多層膜，該技術(shù)可以制備研究界面結(jié)構(gòu)的透射電鏡試樣。技術(shù)的另一重要特點(diǎn)是不損傷試樣的原始組織。制膜過程中不使用高溫，不接觸酸堿，必要時(shí)也可以不接觸水或水溶液。
目前上述技術(shù)已應(yīng)用于多項(xiàng)課題研究，如：沸石顆粒中半導(dǎo)體納米團(tuán)簇組裝過程的研究；納米碳纖維微觀結(jié)構(gòu)的高分辨電鏡研究；納米顆粒微觀結(jié)構(gòu)與尺寸的表征；多層膜層間結(jié)構(gòu)的透射電鏡研究；粉體顆粒表面改性的研究；電容鉭粉顆粒滲氧層及介質(zhì)膜的研究；鑄鐵中各種石墨微觀結(jié)構(gòu)的研究等。
該技術(shù)在全國(guó)已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用，為北大、清華、中科院等上百個(gè)新材料科研課題組和企業(yè)提供了技術(shù)支持。為我國(guó)高新材料的深入研究提供了一種重要方法，引起了國(guó)內(nèi)外的關(guān)注。
納米表征技術(shù)是高新材料基礎(chǔ)理論研究與實(shí)際應(yīng)用交叉融合的技術(shù)。對(duì)我國(guó)高新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用。我們希望這項(xiàng)新技術(shù)能得到有關(guān)部門的關(guān)注并在全國(guó)更廣泛地推廣應(yīng)用，以加速我國(guó)高新材料研究的進(jìn)程，為我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。
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