扫描电子显微技术与表征技术的发展与应用

扫描电镜是研究材料微观结构的有力工具,电子显微技术与表征技术的发展,进一步推动了扫描电镜在材料各领域应用。随着各领域研究方向的细分化和应用需求的差异化,扫描电子显微技术与表征技术出现了差异化发展趋势,这极大丰富了商品化SEM产品类别。扫描电子显微技术的主要发展方向有高分辨率、低加速电压、低真空工作环境、大样品仓、大探针电流、电镜微型化等。电子显微表征技术的主要发展方向有高通量快速表征、显微表征原位化、样品结构信息采集三维化、电镜功能集成一体化等。

体电子显微成像技术在肝癌细胞超微结构分析中的应用研究

体电子显微成像技术(volume electron microscopy)可以在更大三维空间中对样品进行纳米分辨率三维结构分析,获取样品内部结构的三维模型和各结构之间的位置关系、体积比例等信息,更加全面地反映样品的超微结构与功能的关系。本文利用基于聚焦离子束扫描电镜的体电子显微成像技术对人源肝癌细胞的三维超微结构进行分析,获得了多种细胞器包括细胞核、线粒体、内质网和高尔基体等的高分辨率三维结构模型。

技术哲学视域中体育学方法论的形态表征、内在逻辑与发展启示

体育学方法论随着科学技术进步而不断丰富与发展,如何提升伴生成长于科技的体育学研究方法使用水平,既是关乎体育学研究方法的应用性问题,更是哲学问题。研究发现,(1)技术哲学所承载的认识论功能、解释性工具价值以及方法论意义,对于进一步认识与深化体育学方法论具有重要的价值;体育学方法论随着技术进步呈现出螺旋式上升的发展态势,并逐渐形成了以技术为中介环节,实现主体与客体、认知与实践辩证统一的关系特征。(2)从技术哲学的理论体系来看,体育学方法论呈现出显性机械体形态的哲学表征,即强调体育学方法论的规范性和流程性,追求精确、高效和稳定;同时,体育学方法论还具有隐性生物体形态的哲学属性,即关注体育学方法论的生命力和可成长性,强调其在不断变化发展的社会环境和使用环境中持续完善、走向成熟的能力。(3)体育学方法论的内在发展逻辑可归纳为由描述走向经验、由经验走向建构、由外在走向内在3个阶段,基于经验、顺应规律和追求融合分别是其3个阶段的核心要义。鉴于此,体育学方法论有必要从技术哲学中汲取养分,发掘体育学方法论的哲学本质、坚持经验性与规范性的基本手段、更新体育学研究的方法工具,进而推动体育学方法论走向新的繁荣。

虚拟仿真技术在材料分析与表征类课程实验教学中的应用

材料分析与表征类课程实验在巩固专业知识、提高学生实践创新能力方面不可替代。但由于设备数量、师资、学时等诸多方面的不足,导致材料分析与表征类课程实验以演示性实验为主,不利于锻炼学生的动手能力。结合材料分析与表征类课程实验的实践经验,针对实验中存在的问题,将虚拟仿真技术应用于实验教学中,形成一种“虚实结合”的实验模式,从而提高实验教学质量。

水环境溶解性有机质溯源与表征技术研究进展

水体中的溶解性有机质(DOM)来源广泛,成分复杂,可参与水中重金属迁移转化和生物地球化学循环过程,采用相应技术手段识别水体DOM来源,实现对DOM组分和性质的表征,对理解其生态环境效应具有指示意义。简要介绍了水环境中DOM的组成、特点及当前的研究热点,重点总结归纳了紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱、稳定同位素、生物标志物以及傅里叶变换离子回旋共振质谱等技术方法在水环境DOM溯源与表征中的应用特点、重要表征参数、影响因素和使用局限性。结果表明:紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱均有操作便捷、分析速度快、不破坏样品等优点,但二者对DOM表征的侧重点不同;稳定同位素技术重点关注DOM中的碳、氮等元素同位素组成及含量,生物标志物可记录DOM分子结构的信息,而傅里叶变换离子回旋共振质谱则是从分子级别对DOM进行表征。以上各技术对DOM的研究均有广阔的应用前景,但是由于DOM成分和组成元素的复杂性以及每种技术本身的局限性,多种技术的联合使用已成为水体DOM表征与解析的发展趋势。在此基础上阐述了多技术联用条件、目标和优点,归纳了现有研究中基于多技术联用的水环境DOM研究进展及研究案例,最后展望了DOM溯源与表征的未来发展方向。

低剂量电子显微表征下的出射波重构技术

原子级分辨率的成像表征对探究材料结构与性质间的联系具有重大意义。应用像差校正的高分辨电子显微成像技术(high⁃resolution transmission electron microscopy,HRTEM)可以实现亚埃尺度分辨率的图像表征,但电子束辐照敏感材料受限于辐照引起的结构损伤,无法用常规辐照剂量进行HRTEM成像表征。将出射波重构(exit wave reconstruction,EWR)技术应用于辐照敏感材料,一方面可以解决HRTEM图像中衬度反转的问题并提高图像分辨率至信息极限;另一方面,通过算法实现对信息的充分利用,适合于从低剂量数据中提取有效信息。采用低剂量EWR技术可以实现电子束敏感材料的原子级分辨率图像,为研究电子束辐照敏感材料提供更多可能性,也使针对出射波重构技术的研究具有更大的应用前景与科学意义。

原位表征技术在锂硫电池机理研究中的应用

商用锂离子电池的低能量密度已经无法满足电动汽车和电子设备迅速发展的需求,锂硫电池作为一种高能量密度、绿色环保且成本低廉的储能器件,已经成为储能领域的重要议题。然而,氧化还原动力学缓慢、穿梭效应严重、电解液耗竭以及锂负极的降解等问题依然阻碍着锂硫电池商业化的脚步。研究锂硫电池系统内各部件的基本反应机制对于解决以上问题,并进一步提高电池的整体性能至关重要。原位表征技术可用于锂硫电池充放电过程中各部件结构变化与反应进程的实时观察与研究,对锂硫电池机理的揭示有望从材料设计层面大幅提升电池整体性能。本文通过对近期研究工作进行总结,介绍了锂硫电池在提高循环寿命和高能量密度上遇到的瓶颈性问题,简述了原位拉曼光谱、原位透射电镜、原位共振非弹性X射线散射、原位红外光谱和原位核磁共振光谱等原位表征技术在锂硫电池中的应用。并结合锂硫电池涉及的氧化还原反应、多硫化物溶解、电解液对多硫化物的抑制以及锂负极降解等具体环节,重点分析了原位表征技术在这些具体环节中监测多硫化物转化过程和探究锂硫电池内部反应机理方面的研究进展,指出了原位表征技术在促进锂硫电池机理理解方面的重要作用。

液体核磁共振技术用于木质素结构表征的研究进展

木质素是自然界中丰富的可再生芳香类大分子聚合物,阐明木质素的结构特征对木质素的高值化利用具有重要意义。迄今为止,涵盖多种原子核(^(1)H、^(13)C、^(31)P、^(19)F等)的液体核磁共振(NMR)技术是表征木质素结构特征强有力的分析手段。本文综述了液体NMR技术(氢谱、碳谱、磷谱、氟谱和二维异核单量子碳氢谱)用于表征木质素不同结构特征(如连接键、官能团、化学组成等)的优势,介绍了NMR测试时的制样方法和注意事项,概述了NMR技术在木质素结构表征方面的研究进展,重点阐述了NMR技术在不同木质素结构研究中的适用性,以期为针对性地选择合适的NMR技术对木质素结构进行准确表征和解析,进一步实现木质素的高值化利用提供参考。

电化学阻抗谱技术表征纳滤和反渗透膜污染及膜传质过程研究与应用进展

近年来,纳滤(NF)和反渗透(RO)技术在饮用水净化、污水处理及脱盐等领域得到了广泛应用。然而,膜污染和低传质分离效率是制约NF/RO技术发展的主要挑战。解决这些问题需要借助灵敏、精确的表征分析技术深入解析其内在机制,电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)作为一种高灵敏的分析检测技术,能够实现实时、原位表征,在膜污染和膜分离传质过程研究中展现出独特的优势。系统综述了EIS技术在表征分析NF/RO膜污染和传质过程中的研究与应用进展,介绍了EIS的工作原理、等效电路模型,总结了其在膜污染类型识别、膜污染在线监测以及膜分离传质过程表征等方面的研究动态,最后讨论了EIS在膜分离领域应用中存在的局限性,并展望了EIS技术的未来发展方向。

膜污染表征技术研究进展

膜法水处理技术应用日益广泛,然而膜污染是降低膜通量、缩短膜寿命期限的主要原因之一。膜污染表征技术的开发有助于深入了解膜污染过程,为研究膜污染机理和膜污染控制策略提供依据。膜污染表征技术复杂多样,研究者在选择合适方法时存在一定困惑。文章以研究目的为分类依据,将现有膜污染表征技术划分为污染层可视化、污染物识别、污染过程分析3种类型,分别总结了每种膜污染表征技术的研究进展和不足,对膜污染表征的未来研究方向提出了展望和建议。

基于光腔衰荡光谱技术NO_(3)和N_(2)O_(5)在线测量系统的表征与应用

报道自主研发的基于光腔衰荡光谱技术的大气NO_(3)/N_(2)O_(5)在线测量系统及其参数表征结果。在时间分辨率为1min的情况下,NO_(3)和N_(2)O_(5)最低检测限分别为1.7×10^(-12)和2.9×10^(-12)。在采样流量6L/min和使用1天滤膜的情况下,利用标准源实验确定NO_(3)和N_(2)O_(5)的采样损耗分别为17.0%和18.0%。Allan方差分析结果表明,在60~100s积分条件下可获得较好的系统稳定性。在北京城区开展大气NO_(3)和N_(2)O_(5)观测,结果表明测量系统可以满足大气环境中NO_(3)及N_(2)O_(5)的高灵敏度测量。

信息技术背景下三重表征在中学化学实验教学中的应用

信息技术在中学化学实验教学中是重要的教学手段,三重表征在中学化学实验教学中是重要的教学形式。因此,将信息技术的手段与三重表征的形式相结合并应用于中学化学实验教学,不仅可以使实验教学更加快捷、系统和有效,也能促进学生的学习效果。通过将中学化学实验在教材中的内容和作用不同,把实验分为揭示基本概念和化学基础理论、有关物质性质与制备、化学实验基本操作、联系生活和生产实际以及综合设计即探究性实验五大方面。对于不同类型的化学实验,使用恰当的信息手段,并从三重表征即宏观表征、微观表征和符号表征的角度对其进行实验教学,以此提高中学化学实验教学效率。

先进表征技术在锆合金显微组织研究中的应用进展

锆合金具有良好的核性能、力学性能和加工性能,是一种重要的结构材料,在核工业、航空航天和医疗设备等领域中应用前景广泛。深入了解锆合金显微组织对于掌握其性能和性质至关重要,其显微组织(如第二相、氧化膜、氢化物等)在加工和服役过程中的演变规律及对性能影响正得到材料科学、核工程领域研究者的广泛关注。先进表征技术,如电子显微分析技术、电子探针显微技术、原位表征技术及原子探针分析技术等已被应用于锆合金显微组织研究。电子显微分析技术,可对锆合金包壳的第二相、氢化物和氧化膜的显微组织特征进行表征,为锆合金包壳材料性能的优化改进提供支持。电子探针显微技术(EPMA)是高分辨率显微技术,可对锆合金的微观结构及表面特征进行分析。原位表征技术,包括透射电子显微镜原位辐照技术、原位电化学阻抗谱技术、原位拉伸实验和原位拉曼光谱。透射电子显微镜原位辐照技术,可用于研究锆合金在辐照条件下的行为及辐照引起的微观结构变化;原位电化学阻抗谱技术,可用于研究锆合金在腐蚀过程中的阻抗模量及氧化膜厚度的变化;原位拉伸实验,可实时观察锆合金的变形行为;原位拉曼光谱,可用于检测锆合金成分及结构的变化。原子探针分析技术,可对锆合金中元素偏聚现象、氧化过程、氢的分布及纳米尺度下原子分布情况的表征。综述了先进表征技术在锆合金微观组织研究中的应用进展及存在的问题,展望了锆合金显微组织的未来研究方向。本研究为深入了解锆合金的微观结构提供了参考,深化了对锆合金组织结构及性能的认识。

微塑料老化特征及多维表征技术研究进展

微塑料是一种在全球广泛存在的新型污染物,能通过食物链传递或直接摄入的方式给人体健康带来严重危害。微塑料在环境中会遭受各种老化作用,导致其环境行为和归趋进一步改变。微塑料的形状和结构特点使其难以准确检测,可靠的检测方法是研究微塑料环境老化行为的关键。本文系统地介绍了微塑料在自然环境中的老化方式和微塑料老化过程的探究方法,在此基础上重点总结了微塑料老化过程中关键特征的变化,进一步探讨了多维表征技术(成像技术、光谱分析技术和热分析技术)在评估微塑料老化过程时的优势与局限性,并展望未来微塑料老化的重点研究方向及老化检测技术的发展方向,以期为更全面评估环境微塑料的风险提供科学指导。

信息通信技术产业政策注意力分配时空差异与影响机制分析——基于社会表征理论视角

[目的/意义]信息通信技术(ICT)政策是引领社会经济转型发展、提升政府治理能力与公共服务的重要战略工具。识别并理解不同地区各级政府对ICT政策采纳与关注的异质性,对于缩小数字鸿沟和促进经济均衡发展至关重要。[方法/过程]文章以1994—2021年中国政府发布的ICT政策为研究样本,基于社会表征理论中动态化、成因化和结构化三维视角探索中央和八大经济区域政府在ICT政策注意力分配的时空差异与影响机制。首先,利用结构化主题模型识别大规模ICT政策中的重要议题,从注意力强度、核心内容和主题协同性三方面量化区域政府在不同ICT政策议题上的注意力分配差异;其次,从动态化视角分析各区域政府对ICT政策注意力分配的演进过程;再次,从成因化视角考察地理位置、发布时间、政策被引次数等因素对ICT政策注意力分配的作用机理;最后,从结构化视角探讨政策类型、政策效力等级、政府行政级别三个因素对不同经济区域对ICT政策注意力分配的调节效用。[结果/结论]中央政府表现出注意力多样性和相对稳定性的特征,而地方政府对议题的关注具有显著优先级和短时热度现象;地理位置、发布时间和政策被引次数显著影响政策议题的注意力分配,其作用机制与议题属性相关;政策类型、效力等级和行政级别从执政理念、政府权力以及制度水平三个方面调节决策群体的注意力分配表征。

锂离子电池用高分子粘结剂的表征技术研究进展

粘结剂在锂离子电池(LIBs)电极制造起着重要的作用。粘结剂能将电化学活性材料、导电剂整合到集流体表面,直接影响离子和电子在电极中的扩散、氧化还原反应效率,以及电极结构的稳定性和固体电解质界面膜(SEI)形成,因此粘结剂的表征技术研究对LIBs至关重要。本文综述了LIBs用高分子粘结剂表征技术的研究进展,主要介绍了粘结剂的本征特性、电极微观结构及电化学性能。最后,展望了原位表征及理论模拟等在粘结剂中的应用,旨在为高分子粘结剂的发展提供技术支撑。

信息技术支持的多元表征促进深度学习的策略研究

在数学课堂中,借助现代信息技术设备,引导学生借助情境表征、操作表征、言语表征、符号表征等多种表征方式进行深度、有意义的学习。多角度地理解数学概念,让概念的形成过程“看得见、摸得着”;多维度地抽象运算规律,对规律的认识“内化于心、外化于行”;多层次地理解计算算理,使算理与算法“融会贯通、以理明法”。学生对学习对象的理解具体而清晰,越来越趋近数学的本质,才能实现深度理解和意义建构。

玻璃纤维浸润剂的分析与表征技术研究

玻璃纤维作为一种轻质、高强、耐腐蚀的复合材料增强体,在航空航天、汽车、建筑等领域具有广泛的应用前景。玻璃纤维浸润剂作为影响玻璃纤维性能的关键因素,其质量直接关系到玻璃纤维产品的整体性能。因此,对玻璃纤维浸润剂的分析与表征技术的研究显得尤为重要。当前在玻璃纤维浸润剂的分析与表征技术上仍存在一些不足之处。一方面,传统的分析方法往往只关注浸润剂的化学成分,而忽视其在玻璃纤维生产过程中的作用机理和性能表现,导致在评价浸润剂质量时,缺乏全面、准确的依据。另一方面,随着新材料和新技术的不断涌现,对玻璃纤维浸润剂的性能要求也越来越高,但现有的表征技术往往难以满足这些新要求。针对以上问题,文章旨在深入探讨玻璃纤维浸润剂的分析与表征技术,通过引入新的分析方法和表征手段,全面评价浸润剂的性能。

机场道面安全区特性材料溃缩吸能表征技术研究

机场道面安全区特性材料的溃缩吸能指标对保障飞机安全起降具有重要意义。为评价泡沫混凝土特性材料的溃缩吸能特征,通过对单轴压缩实验、侵彻实验、真机实验、单轮摆锤实验及单轮负载实验等表征方法进行分类总结,并探析不同表征技术的优缺点,提出特性材料溃缩吸能的表征技术研究方向,从而更准确地模拟被飞机压溃后的吸能效果。

透射电子显微镜样品的制备方法及技术综述

透射电子显微分析技术已成为科学研究过程中十分重要的表征手段,可以对材料内部的微观形貌、微区结构以及微区成分进行精细分析,是探索物质本质的强有力工具。那么,透射电子显微镜样品的制备方法及技术就显得尤为重要。结合近几年来的相关报道,阐述了各种透射电子显微镜样品制备方法及技术的基本原理及具体操作步骤,同时对不同类型的透射电子显微镜样品适用的制备方法进行了总结,以期为科研人员进行透射电子显微镜样品制备提供参考。