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扫描电子显微分析
扫描电镜是用聚焦点子在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粒状颗粒，成像信号可以是二次电子，背散射电子或吸收电子。其中二次电子是最主要的成像信号，二次电子信号被探测器吸收经转换，得到反映试样表面形貌的二次电子像。
扫描电镜的特点：
1.可以观察直径为10-30nm的大块试样，且制样方法简单。
2.场深大，适用于粗糙表面和的分析观察；图像有立体感，真实感。3.放大倍数范围大，15-20万倍，具有相当高的分辨率，一般为3-6nm。① 扫描电镜像的衬度
1.形貌衬度：由于式样表面形貌差别而形成的衬度。其形成是由于某些信号，其强度是试样表面倾角的函数。
2.原子序数衬度：由于试样表面物质原子差别而形成的衬度。3.电压衬度：由于试样表面物质电位差别而形成的衬度。② 背射电子像
背射电子像信号中包含有试样表面形貌和原子序数信息，像的衬度既有形貌衬度，又有原子序数衬度。因此，可以用背射电子像来研究样品表面形貌和成分分布。③ 二次电子像
二次电子像的衬度是形貌衬度，且二次电子像分辨率高，无明显阴影效应。场深大，立体感强，是扫描电镜的主要成像方式。它特别适用于粗糙表面及的形貌观察，在材料科学中得到广泛的应用。
材料科学与工程的定义？特点？
材料科学与工程是研究材料的组成，结构，生产过程，材料的性能和使用效能以及他们之间的关系的一门学科。故把材料的组成，结构，合成与生产过程，性能与使用功能成为材料科学与工程的四个要素。
材料科学与工程具有物理学，化学，冶金学，金属学，陶瓷学，计算机学等多个学科交叉与结合的特点，并且具有鲜明的工程性。实验的研究成果必须通过工程研究与开发以确定合理的工艺流程，经过中间试验后才能生产出符合要求的工程材料。各种工程材料用于信息，交通运输，能源及制造工业方面，而后根据使用情况，把需要改进的地方反馈于研究与开发，进行改善，再回到各个应用领域。如此通过应用于改进多次反复，才能成为成熟的材料。
材料在国民经济建设中的地位
材料使人类赖以生存的基础，是国民经济建设的重要组成部分。材料既是人类社会进步的里程碑，又是社会主义现代化建设的物质基础与先导。是现代科学三大支柱之一。材料尤其是新材料的研究，开发与应用，反映着一个国家的科学技术与工业水平。
（纵观人类历史可以清楚的看到，每一种主要新材料的发现与应用，都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。材料科学技术的每次重大的突破都会引起生产技术的重大变革，大大加快社会发展，给生产，生活带来巨大的变化，把人类的物质文明和精神文明向前推想向进步）
有文章指出，“材料科学的发展据定了经济关键部分增长速率的极限范围”，“材料科学在美国是最重要的科学”。以几乎涉及到国民经济各个领域中所有重要产品的机械为例，为保证产品的技术功能优异，质量高而稳定，寿命长且可靠，成本低而效益高，要求有先进的材料，合理的设计和正确的加工这三者的整体配合，而材料又是基础，故国民经济建设要提高是离不开材料的研究与开发的，这也要求工程技术人员应掌握必要的材料科学与材料工程的认识。
从可持续发展的角度，谈谈材料产业与能源、环境之间的关系？
① 材料与环境之间存在着交互关系：一方面，材料的性能和使用效能在很大程度上受环境的影响，如有些材料在一般环境下的性能好，而在腐蚀介质下性质却下降显著；另一方面，材料的生产，使用和报废又对环境产生很大的影响，由此造成了资源和环境的极大浪费，环境的严重污染，不利于经济和社会的可持续发展。由此，对材料的生产和使用而言，资源消耗是源头，环境污染是末尾。三者之间存在着密不可分的关系。为了经济和社会的可持续发展，必须改变过去研发应用材料的活动只单纯考虑功能性，经济二维原则的发展思路，探究具有三维指标（功能性，经济性，环境性）的材料及其制品。② 材料的可持续发展战略是一个多学科，多部门联合作战的复杂系统工程。最主要的是要建立“生态工业园区”，因此生态环境材料的出现不仅是材料本身发展的要求，而且是从整个地球环境，社会发展，人类生存出发，对材料产业提出的要求。
③ 绿色化学也是现代材料研究的热门问题，它从源头上消除污染，合理利用资源和能源，降低生产成本，符合经济可持续发展的要求。
④ 为了更好的解决材料所需要的大量能源，能源材料的研发成为人类可持续发展的重要战略，如能源转换材料，储能材料。
⑤ 故材料产业的发展必须走与资源，能源，环境相协调的道路才是可持续发展的。“生态环境材料”是材料科学与工程的必然趋势。
从可持续发展的角度，谈谈材料工业生态化改变的措施？
材料产业是国民经济基础性，支柱性产业之一。但是材料的生产，加工，制备，使用过程中，不仅将大量废弃物排放到环境中，造成环境污染，而且还要消耗大量能源。故从材料的可持续发展角度，建立材料工业生态化是很重要的。其工业化转变措施主要有：
① 用材料的双向循环取代单项循环，通过多种产业的综合协调发展，是一个产业的副产物或废料成为另一个企业的原料加工利用，进而形成“物流”的“生态产业链”或“生态产业网”，使资源，能源，信息得到充分或循环利用。
② 大力开发生态环境材料。生态环境材料不仅是材料本身发展的需求，而且是从整个地球环境，社会发展，人类生存出发，对材料产业提出的要求。这种材料对资源和能源消耗少，对生态和环境污染少，再利用率高，可以循环利用。
③ 发展绿色化学。绿色化学，通过原子经济发展，无毒无害等原料要实现化学工艺的清洁生产。通过加工使用生产的绿色化学品，时期对人体健康，生态环境无害化。④ 在选材方面。充分考虑材料的环境协调性和舒适性与材料的功能，经济之间的平衡关系：选择环境材料；减少所用材料的种类，尽量不使用加涂，镀层的原材料，选用易回收再生的材料。
结合自己所学专业，叙述两个本专业的研究热点问题？
1.功能陶瓷
功能陶瓷是指以电，磁，光，声，热，力化学和生物等信息的检测，转换，耦合传输及存储等功能为主要特征的陶瓷材料，主要包括缺点，压电，介电，半导体，超导体和磁性陶瓷等。功能陶瓷材料具有成分可控性，结构宽容性，性能多样性和应用广泛性等诸多特点，可进行适当的组成选择和结构调制，从而获得从高绝缘性到半导体性甚至超导电性的陶瓷材料。大部分功能陶瓷在电子工业中已经获得了广泛的应用，称为电子陶瓷。电子陶瓷广泛应用于信息的检测，转换。存储和显示中，是电子工业信息技术中基础元器件的关键材料。对于发展电子信息技术等许多新技术领域有重要的战略意义。
三维自动成型集成功能陶瓷制备技术：功能陶瓷的纳米烧结动力学原理和电磁性非线性响应特性检测。多层陶瓷件的防老化，疲劳机理是当代比较热的问题。2.燃料电池
燃料电池发电是继水力，火力，核能发点之后的第四类发电技术。它是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置。
燃料电池具有以下的特点：①不受卡诺循环的限制，能量转换效率高②场地面积小，建设时间短③环保少④负荷应答快，运行质量高。
影响燃料电池工作性能的因素很多，如温度，压力，气体组成，电极及电解质材料，杂质等。构成燃料电池的关键材料是电极，隔膜及双极集流极。
电极是电化学反应发生的场所，由气体扩散层和催化反应层构成。气体扩散层是由多孔材料制备，并起到支撑催化反应层，收集电流与传导气体和反应物的作用。催化层是由催化剂和防水剂等经混合，碾压，喷涂及适当热处理后制成。
玻璃工艺流程及其性能影响因素
1.原料和原料选择
原料包括主要原料（石英，石，石灰石，纯碱等）和辅助原料（澄清剂，着色剂和助溶剂）
2.原料加工
从块状矿石制得一定粒度的粉状原料，包括煅烧，碎破，筛分，等工序。3.配合料制备（原料配方，称量，混合）
4.玻璃的熔制
它是配合料经过高温加热形成均匀的，无气泡的并符合成型要求的玻璃液的过程，包括五个阶段:硅酸盐形成，玻璃形成，澄清，均化，冷却 5.玻璃的成型
分为成型和定型两个阶段。方法有浮法，压延法，垂直引上等
6.玻璃的退火与钢化 退火是为了减少或消除在成型或热加工过程中产生的永久应力，提高玻璃使用性能的一种热处理过程。
7.玻璃的加工 加工有冷加工（研磨，抛光，切割，钻孔）和热加工（烧口，火抛光，光钻孔等）
8.玻璃的表面处理 如清洁处理，化学蚀刻，表面镀膜
热稳定，化学稳定，强度，光学，力学
从玻璃的生产过程指出影响性能的因素
A玻璃原料组成。即各主要原料的含量和辅助原料的加入。例如SiO2能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性，机械强度，化学稳定性等。澄清剂的加入，可以排除玻璃中的气泡，提高玻璃强度和光学性能。
B熔制过程中的四小稳。“室内温度，压力，液面，泡界线”的稳定，才有可能熔制出无气泡，成分和温度均匀合格的玻璃液。投料方式，熔制制度，温度都会影响玻璃的熔制
C形成制度，形成方法也会影响玻璃的性能
D退火是为了消除应力，故退货制度，退火工艺对玻璃的强度，力学，光学性能都有很大的影响。
二次离子质谱(SIMS)
当用能量为几千电子伏的离子轰击固体表面时，在固体表面区内发生能量转移和电子交互作用的复杂过程，其结果由固体表面激发出离子、原子、分子团以及电子和光子，对激发出的粒子进行质量分辨(用质谱仪)，就可以获得有关固体表面的化学组成和键合态的信息，这就是二次离子质谱(SIMS)。
SIMS 与其它表面分析方法相比，具有许多优点，如信息深度可在单层范围内，可直接测定化合物甚至氢元素的化合物，能分辨同位素，对许多元素和化合物都有很高的灵敏度，探测极限可低到10-14克以下，等等。
因此SIMS已成为分析固体表面化学组成和键合态的一种有力工具。
一、基本原理
在大多数情况下，可以把一个入射离子同固体表面的相互作用看成是单个的入射离子同固体表面的碰撞。高能量离子与固体表面碰撞时由表面发射出原子、分子粒子、电子和光子，同时表面区本身也会发生一系列变化，如表面粒子的损失、溅射、反冲、注入、入射离子、品格损伤、缺陷、非晶化、化学反应、键的破坏和形成等等。
这里我们只讨论重粒子的发射情况，重粒子的发射有三种可能的过程：第一是离子反射，即入射离子同表面原子发生碰撞而背散射回去。第二是反冲溅射，即在一次单个碰撞过程中入射离子将其能量直接转给表面粒子而将表面粒子逐出表面，入射离子注入体内。这种发射粒子具有相当高的能量。第三是溅射。离子轰击固体表面而引起溅射是一个相当复杂的总过程，可以简化为以下三步：
(1)脉冲传递，(2)离化，(3)离子脱离表面。如果入射离子在同固体表面发生碰撞时不被背放射回去的话，它就会穿透几个原子层进入固体而被俘获，在穿透过程中通过大量的弹性碰撞和弹性双粒子级联碰撞把自己几乎所有的能量传递给靶原子，而这种能量的一部分则有可能通过碰撞而重新回到表面并以指向表面以外的动量方向传递给某一个表面原子或一簇表面原子，当其能量超过表面原子的结合能时，就会以原子或原于簇的形式发射出去，这种现象就称为离子溅射。其中被溅射出表面的带正电或负电的原子或分子粒子就称为“二次离子”。
被溅射出的二次离子成为质谱法的信息载体。由于离子的穿透本领十分有限，所以二次离子质谱是分辨表面层本领很高的分析工具。
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