隨著科技的進步,人們對具有優(yōu)異性能的新材料提出了更高的要求,這就需要人們不僅要了解材料的微觀結(jié)構(gòu),還要厘清材料在外場作用下的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律。作為解析材料微觀結(jié)構(gòu)的電子顯微鏡,一直以來都發(fā)揮著不可或缺的作用,然而只是靜態(tài)的結(jié)構(gòu)表征還不足以歸納總結(jié)材料的動態(tài)結(jié)構(gòu)演化規(guī)律,因此能夠融合各種外場作用的原位電子顯微學(xué)應(yīng)運而生。本書以電子顯微鏡為基礎(chǔ),系統(tǒng)介紹了當(dāng)前國內(nèi)外針對電子顯微鏡開展的原位電子顯微學(xué)研究所獲得的成果;重點介紹了多種原位電子顯微學(xué)技術(shù)和方法,包括原位力學(xué)、原位電學(xué)、原位液相反應(yīng)、原位氣相反應(yīng)、原位熱學(xué)等眾多世界前沿技術(shù)和成果。
本書可供在材料、化學(xué)、物理、生物等諸多領(lǐng)域進行新材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與開發(fā)的科技人員參考,也可供對原位電子顯微學(xué)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)和方法感興趣的研究生和高年級本科生閱讀學(xué)習(xí)。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,人們對材料性能的要求日益嚴(yán)苛。材料的性能與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān),單純對其靜態(tài)結(jié)構(gòu)進行表征已經(jīng)無法滿足材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的需求,人們迫切需要知道材料在外場下的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律,如材料的動態(tài)失效機制、蠕變機制、電化學(xué)反應(yīng)過程、相變、氧化還原過程等。傳統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)表征已不足以讓人們總結(jié)歸納出其動態(tài)結(jié)構(gòu)演化規(guī)律,逐步發(fā)展起來的原位電子顯微學(xué)成為目前電子顯微學(xué)領(lǐng)域最重要的分支之一。近年來,國內(nèi)外眾多科研工作者和相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)商在原位電子顯微學(xué)技術(shù)和方法的發(fā)展上已取得一系列突破性的成果,尤為可喜的是,國內(nèi)研究人員和廠商經(jīng)過不懈的努力,已打破國外對相關(guān)原位電子顯微學(xué)技術(shù)的壟斷,發(fā)展出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和方法,正在為原位電子顯微學(xué)領(lǐng)域及新材料的設(shè)計與開發(fā)貢獻自己的力量。
本書從電子顯微鏡的基本工作原理出發(fā),系統(tǒng)地梳理了各種原位電子顯微學(xué)技術(shù)和方法,闡述了各種技術(shù)和方法在新材料結(jié)構(gòu)設(shè)計及各種外場下的動態(tài)結(jié)構(gòu)演化規(guī)律,展示了原位電子顯微學(xué)的創(chuàng)新性和先進性。同時結(jié)合作者團隊在高強韌結(jié)構(gòu)材料強韌化機理的動態(tài)揭示及新型高性能復(fù)合材料設(shè)計中的工作基礎(chǔ),介紹了原位電子顯微學(xué)在原位力學(xué)、原位電學(xué)、原位液相反應(yīng)、原位氣相反應(yīng)等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。本書共7章,第1章介紹了電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,系統(tǒng)介紹了電子顯微鏡的各種靜態(tài)結(jié)構(gòu)表征方法;第2章歸納總結(jié)了國內(nèi)外各研究小組以及廠商在原位電子顯微學(xué)領(lǐng)域開發(fā)的技術(shù)和產(chǎn)品以及各產(chǎn)品的相關(guān)功能;第3章重點介紹了原位電子顯微學(xué)在材料力學(xué)方面的應(yīng)用,結(jié)合作者在此領(lǐng)域開展的前期研究工作,展望了原位力學(xué)在結(jié)構(gòu)材料設(shè)計中的應(yīng)用前景;第4章重點闡述了原位電子顯微學(xué)在材料電學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究進展;第5章介紹了原位電子顯微學(xué)在液體電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用案例,該領(lǐng)域也是原位電子顯微學(xué)領(lǐng)域難度系數(shù)最高的領(lǐng)域,相關(guān)技術(shù)
及分辨率的提升依舊困擾著科研工作者;第6章介紹了原位電子顯微學(xué)在氣相反應(yīng)中的應(yīng)用;第7章介紹了原位電子顯微學(xué)在材料熱學(xué)方面的應(yīng)用,包括原位觀察高溫下顯微結(jié)構(gòu)的演變等眾多經(jīng)典研究內(nèi)容并對原位電子顯微學(xué)未來的發(fā)展進行了展望。開發(fā)具有優(yōu)異綜合性能的新材料已成為世界各國新技術(shù)、新裝備的新賽道。原位電子顯微學(xué)可以為新材料的設(shè)計提供動態(tài)結(jié)構(gòu)演化理論基
礎(chǔ),能更好地為新材料的設(shè)計開發(fā)提供指導(dǎo)意見。為適應(yīng)我國新材料設(shè)計與開發(fā)的迫切需求,了解并學(xué)習(xí)原位電子顯微學(xué)相關(guān)原理與技術(shù),掌握各種外場的施加技術(shù)和方法,動態(tài)揭示材料單一外場或多場耦合作用下的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律,對從事高性能新材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與開發(fā)的科研人員和工作者意義重大。本書可供在材料、化學(xué)、物理、生物等眾多領(lǐng)域進行新材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與開發(fā)的科技人員參考,也可供對原位電子顯微學(xué)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)和方法感興趣的研究生和高年級本科生閱讀學(xué)習(xí)。
本書主要由岳永海編寫,仇克亮、李逢時、侯京朋、鄧青井、孫曉毅、李響、肖宇、張宇貝、盧洪來、張薔等輔助完成了材料收集、整理、圖表繪制和公式編寫等工作。在本書付梓之際,感謝朱靜院士、張澤院士、田永君院士、郭林教授、韓曉東教授、徐波教授等眾多前輩師長,本書的許多研究內(nèi)容得益于他們在學(xué)術(shù)上所給予的寶貴建議。限于作者水平,本書難免存在疏漏之處,懇請讀者批評指正。
作 者
2024年4月30日于北京
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