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材料表征及性能測(cè)試過程中所用儀器設(shè)備大匯總

閱讀:1020      發(fā)布時(shí)間:2016-6-23
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當(dāng)前,,材料分析測(cè)試技術(shù)和儀器設(shè)備眾多,,并且各有優(yōu)點(diǎn),隨其應(yīng)用范圍愈廣,,現(xiàn)有的測(cè)試表征手段越來越不能滿足要求,,發(fā)展新的表征方法、測(cè)試技術(shù)勢(shì)在必行,。就目前的現(xiàn)狀,,小編匯總了材料表征和性能測(cè)試過程中用到的所有儀器設(shè)備供大家參考。

    材料表征

    材料的成分分析

    1,、表征方式:X射線光電子能譜儀

    效果:得到材料的元素組成及價(jià)態(tài)或化合態(tài),。

    需要注意的問題:樣品不能大于2mm厚,僅能測(cè)試表面元素,,可以利用濺射一層一層的測(cè)試,。

    2、表征方式:裂 解色譜儀

    效果:得到聚合物材料的結(jié)構(gòu)。

    需要注意的問題:裂 解溫度要適合,。

    3,、表征方式:X射線衍射儀(XRD

    效果:樣品的成分,尤其是晶體結(jié)構(gòu)的材料,,可以測(cè)得晶體的點(diǎn)陣常數(shù),,組成以及定量計(jì)算和模擬等。

    需要注意的問題:材料制備簡(jiǎn)單,,只是材料尺寸不要太大,,符合樣品臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)就可以。

    4,、表征方式:核磁共振儀(NMR

    效果:有機(jī)樣品的結(jié)構(gòu)鑒定,,常用的H譜,C譜,,能夠得到樣品分子中H的種類,,雜化類型,數(shù)量,,主鏈C的信息等,。

    需要注意的問題:分為液體核磁和固體核磁。

    5,、表征方式:氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS),,液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS

    效果:質(zhì)譜一般聯(lián)用氣相、液相更為有用,,用于分析有機(jī)小分子成分,有強(qiáng)大的譜庫(kù)可以定性和定量分析樣品組成,。

    需要注意的問題: 對(duì)樣品極性,、溶解性和氣化溫度等有要求。

    6,、表征方式:電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS),,單道掃描光電直讀光譜儀(ICP-AES),電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)等

量,。

    需要注意的問題:需將樣品首先溶解在溶液中,,常用硝酸、鹽酸,、王水,、其他各種有機(jī)酸作為溶解酸,得保證樣品中的重金屬可以溶,。

    7,、表征方式:掃描電鏡能譜儀(EDS

    效果:可以定性定量分析樣品中元素,雖然有機(jī)元素如CN,、O等也可以分析,,但對(duì)元素序數(shù)更大的無機(jī)元素分析更為。

    需要注意的問題:EDSSEMTEM的附件,,樣品需按照SEMTEM制樣要求進(jìn)行制備,,所以制樣要求較高。

    8,、表征方式:電子能量損失譜儀(EELS

    效果: 可以定性定量分析樣品中元素,,范圍較EDS更大,同時(shí)分辨率較EDS高好幾個(gè)數(shù)量級(jí),,做MAPPING分析時(shí)真正在納米尺度上可以表征元素的分布 ,;

    需要注意的問題: EELS對(duì)TEM配置要求更高,一般TEM不含該附件,,不是通用測(cè)試手段,。

    9 表征方式:熱重分析儀-熱分析-傅立葉轉(zhuǎn)換紅外線光譜儀(TGA-DSC-FTIR),,或氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS

    效果: TGA可以對(duì)有機(jī)無機(jī)樣品重量隨溫度變化進(jìn)行記錄,,表征樣品熱穩(wěn)定性,定量分析樣品組成等,,聯(lián)用DSC可以分析樣品隨溫度變化熱焓效應(yīng),,分析樣品熔點(diǎn),分界點(diǎn),,化學(xué)反應(yīng)熱量等,,聯(lián)用紅外或氣質(zhì)可以分析熱分解產(chǎn)物成分。

    需要注意的問題:?jiǎn)为?dú)TGA樣品用量5-10mg,,但膨脹性樣品用量必須減少,,儲(chǔ)能材料等不能做TGA或者只能用極微量樣品測(cè)試,聯(lián)用紅外或氣質(zhì)需適當(dāng)增加樣品用量降低信噪比和本底干擾,。

    10,、表征方式:原子力顯微鏡(AFM),原子力顯微鏡-紅外聯(lián)用(AFM-IR聯(lián)用)

    效果: AFM可以對(duì)樣品表面形貌進(jìn)行真正意義上的3維分析,,AFM和紅外聯(lián)用可以同時(shí)對(duì)AFM圖上任意一個(gè)區(qū)域進(jìn)行紅外官能團(tuán)分析,,官能團(tuán)的mapping,對(duì)復(fù)合材料,、多層材料,、微觀相分離物質(zhì)非常有效。

    需要注意的問題:樣品要求必須平整光滑,,否則可能損壞探針,,與紅外聯(lián)用時(shí)需保證樣品不含水,。

    11、表征方式:比表面積測(cè)試儀(BET

    效果:分析多孔材料比表面積,,孔型,,孔徑,孔分布等,,催化,、粉體制備等領(lǐng)域常用儀器。

    12,、表征方式:凝膠滲透色譜儀(GPC

    效果: 聚合物材料常用表征,,可測(cè)出聚合物幾種分子量,但需根據(jù)自身樣品特點(diǎn)選擇不同的填充柱和溶劑,。

    13,、表征方式:離子色譜儀

    效果: 對(duì)常見陰離子如F-Cl-,、Br-,、NO2-NO3-,、SO42-,、PO43-和陽(yáng)離子如Li+Na+,、NH4+,、K+Mg2+,、Ca2+等進(jìn)行定性定量分析,,與ICP等手段組合應(yīng)用是分析利器。

    14,、表征方式:激光粒度儀

    效果:分析顆粒樣品粒徑,、粒徑分布等。

    15,、表征方式:有機(jī)元素分析儀

    效果:定量分析CH,、O,、NS等幾種有機(jī)樣品中常見元素,,是分析常用手段,。

    16、表征方式: 其他光譜儀如紅外,、紫外,、拉曼,、熒光等分別適用于不同類型樣品,可 做定性定量表征手段,。

    17,、其他表征方式:動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析(DMA),熱機(jī)械分析(TMA),,綜合物性分析,,接觸角,小角散射,,單晶衍射等等都在一些專業(yè)領(lǐng)域有用,。

    材料(固液粉)元素定性定量分析

    X熒光分析儀

    效果不同元素發(fā)出的特征X射線能量和波長(zhǎng)各不相同,因此通過對(duì)X射線的能量或者波長(zhǎng)的測(cè)量即可知道它是何種元素發(fā)出的,,進(jìn)行元素的定性分析,。同時(shí)樣品受激發(fā)后發(fā)射某一元素的特征X射線強(qiáng)度跟這元素在樣品中的含量有關(guān),因此測(cè)出它的強(qiáng)度就能進(jìn)行元素的定量分析,。

    微觀原子排布結(jié)構(gòu)

    儀器:3ADP/APT(三維原子探針)

    效果:分析幾百納米區(qū)域內(nèi)不同原子排布

    表征大孔材料孔徑分布

    儀器壓汞測(cè)試

    效果因氮?dú)馕綔y(cè)試只能局限于測(cè)中微孔分布,,大孔材料一般利用壓汞測(cè)試來測(cè)量。

    性 能表征

材料的防腐蝕性能

1,、表征方式:電化學(xué)阻抗譜

效果:得到材料的電容,、電阻、電感等信息,,獲得材料的防腐蝕機(jī)理

需要注意的問題:保證基材的面積固定

 2,、表征方式:極化曲線

效果:獲得材料腐蝕時(shí)的腐蝕電流密度、極化電阻,、腐蝕電位,、腐蝕速率等信息

需要注意的問題:保證基材的面積固定

3、表征方式:鹽霧試驗(yàn)

效果:加速試驗(yàn),,獲得材料耐腐蝕的耐久性

需要注意的問題:注意鹽水濃度的變化

表征材料導(dǎo)電性

儀器四探針

效果:測(cè)試膜或者塊體的導(dǎo)電性

表征材料親水(其他溶劑)性

儀器接觸角測(cè)量?jī)x

效果測(cè)試材料表面張力,,接觸角等

表征膠體體系穩(wěn)定性

儀器zeta電位儀

 材料表征:涂層(薄膜)耐磨性

 表征方式:銷盤摩擦磨損儀

  效果:測(cè)試一定載荷和時(shí)間下摩擦系數(shù)變化并結(jié)合表面形貌分析磨損機(jī)理。

材料表征:涂層(薄膜)結(jié)合力

 表征方式:劃痕儀

 效果:測(cè)試薄膜與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度,,需要結(jié)合劃痕形貌,、聲發(fā)射圖譜和摩擦系數(shù)變化綜合評(píng)定。

——轉(zhuǎn)自材料科學(xué)與工程

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