Charakteryzacja (nauka o materiałach)

A micrograph of bronze revealing a cast dendritic structure
Technika charakteryzacji mikroskopia optyczna przedstawiająca mikrostrukturę dendrytyczną stopu brązu w skali mikronowej

Charakterystyka , stosowana w materiałoznawstwie , odnosi się do szerokiego i ogólnego procesu, w ramach którego badana i mierzona jest struktura i właściwości materiału. Jest to fundamentalny proces w dziedzinie materiałoznawstwa, bez którego nie można ustalić naukowego zrozumienia materiałów inżynierskich. Zakres tego terminu często się różni; niektóre definicje ograniczają użycie tego terminu do technik, które badają mikroskopową strukturę i właściwości materiałów, podczas gdy inne używają tego terminu w odniesieniu do dowolnego procesu analizy materiałów, w tym technik makroskopowych, takich jak testy mechaniczne, analiza termiczna i obliczanie gęstości. Skala struktur obserwowanych w charakterystyce materiałów waha się od angstremów , np. przy obrazowaniu pojedynczych atomów i wiązań chemicznych, do centymetrów, np. przy obrazowaniu struktur gruboziarnistych w metalach.

Chociaż od wieków praktykowano wiele technik charakteryzowania, takich jak podstawowa mikroskopia optyczna, stale pojawiają się nowe techniki i metodologie. W szczególności pojawienie się mikroskopu elektronowego i spektrometrii mas jonów wtórnych w XX wieku zrewolucjonizowało tę dziedzinę, umożliwiając obrazowanie i analizę struktur i składów w znacznie mniejszych skalach niż było to wcześniej możliwe, co doprowadziło do ogromnego wzrostu poziomu zrozumienia dlaczego różne materiały wykazują różne właściwości i zachowania. Niedawno mikroskopia sił atomowych jeszcze bardziej zwiększyła maksymalną możliwą rozdzielczość analizy niektórych próbek w ciągu ostatnich 30 lat.

Mikroskopia

Obraz z mikroskopu optycznego aluminium
Obraz powierzchni grafitu na poziomie atomowym uzyskany za pomocą STM

Mikroskopia to kategoria technik charakteryzacji, które badają i odwzorowują strukturę powierzchniową i podpowierzchniową materiału. Techniki te mogą wykorzystywać fotony , elektrony , jony lub fizyczne sondy wspornikowe do zbierania danych o strukturze próbki w różnych skalach długości. Niektóre typowe przykłady technik mikroskopowych obejmują:

Spektroskopia

Spektroskopia to kategoria technik charakteryzacji, które wykorzystują szereg zasad do ujawnienia składu chemicznego, zmienności składu, struktury krystalicznej i właściwości fotoelektrycznych materiałów. Niektóre typowe przykłady technik spektroskopowych obejmują:

Promieniowanie optyczne

rentgenowskie

Pierwszy widok marsjańskiej gleby metodą dyfrakcji rentgenowskiej – analiza CheMin ujawnia skaleń, pirokseny, oliwin i więcej (łazik Curiosity w „Rocknest”, 17 października 2012).
Rentgenowska dyfrakcja proszkowa Y 2 Cu 2 O 5 i rafinacja Rietvelda z dwiema fazami, pokazująca 1% zanieczyszczeń tlenkiem itru (czerwone paski)

Spekrtometria masy

Dalsze informacje: Spektrometria mas

Spektroskopia jądrowa

Dalsze informacje: Spektroskopia jądrowa
PAC sonduje lokalną strukturę za pomocą jąder radioaktywnych. Z wzoru uzyskuje się gradienty pola elektrycznego, które rozwiązują strukturę wokół radioaktywnego atomu, w celu badania przejść fazowych, defektów, dyfuzji.

Inny

Badania makroskopowe

Do scharakteryzowania różnych makroskopowych właściwości materiałów stosuje się ogromną gamę technik, w tym:

(a) efektywne współczynniki załamania światła oraz (b) współczynniki absorpcji układów scalonych uzyskane za pomocą spektroskopii terahercowej

Zobacz też

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Characterization_(materials_science)&oldid=1111970028 ”