材料表征和性能测试过程中用到的仪器设备

材料表征和性能测试过程中用到的仪器设备

1.材料表征：材料的防腐蚀性能

表征方式：电化学阻抗谱

效果：得到材料的电容、电阻、电感等信息，获得材料的防腐蚀机理

需要注意的问题：保证基材的面积固定

表征方式：极化曲线

效果：获得材料腐蚀时的腐蚀电流密度、极化电阻、腐蚀电位、腐蚀速率等信息

需要注意的问题：保证基材的面积固定

表征方式：盐雾试验

效果：加速试验，获得材料耐腐蚀的耐久性

需要注意的问题：注意盐水浓度的变化

2. 材料表征：材料的成分分析

表征方式：X射线能谱

效果：得到材料的元素组成

需要注意的问题：样品不要太大，能放进样品室

表征方式：X射线光电子能谱

效果：得到材料的元素组成及价态或化合态

需要注意的问题：样品不能大于2mm厚，仅能测试表面元素，可以利用溅射一层一层的测试

表征方式：X射线衍射

效果：得到聚苯胺材料的掺杂状态及结晶状态

表征方式：紫外光谱

效果：得到聚苯胺材料的掺杂状态

需要注意的问题：要能溶于某种溶剂

表征方式：核磁共振谱

效果：获得分子结构

需要注意的问题：能溶于特定的溶剂

表征方式：裂解色谱

效果：得到聚合物材料的结构

需要注意的问题：裂解温度要适合

表征方式：凝胶渗透色谱

效果：得到聚合物材料的分子量

需要注意的问题：样品溶于特定的溶剂

1.表征方式：NMR

效果：有机样品的结构鉴定，常用的H谱，C谱，能够得到样品分子中H的种类，杂化类型，数量，主链C的信息等。

需要注意的问题：分为液体核磁和固体核磁

2. 表征方式：GC-MS,LC-MS:

效果：质谱一般联用气相、液相更为有用，用于分析有机小分子成分，有强大的谱库可以定性和定量分析样品组成。

需要注意的问题：对样品极性、溶解性和气化温度等有要求。

3.表征方式：ICP-MS,ICP-AES,ICP-OES等

效果：可以精确得到样品中某种无机金属元素含量，特别是微量金属元素含量；

需要注意的问题：需将样品首先溶解在溶液中，常用硝酸、盐酸、王水、其他各种有机酸作为溶解酸，得保证样品中的重金属可以溶。

4. 表征方式：EDS

效果：可以定性定量分析样品中元素，虽然有机元素如C、N、O等也可以分析，但对元素序数更大的无机元素分析更为精确。

需要注意的问题：EDS是SEM或TEM的附件，样品需按照SEM或TEM制样要求进行制备，所以制样要求较高。

5. 表征方式：EELS

效果：可以定性定量分析样品中元素，范围较EDS更大，同时分辨率较EDS高好几个数量级，做MAPPING分析时真正在纳米尺度上可以表征元素的分布；

需要注意的问题：EELS对TEM配置要求更高，一般TEM不含该附件，不是通用测试手段。

6. 表征方式：TGA-DSC-FTIR,或GC-MS:

效果：TGA可以对有机无机样品重量随温度变化进行记录，表征样品热稳定性，定量分析样品组成等，联用DSC可以分析样品随温度变化热焓效应，分析样品熔点，分界点，化学反应热量等，联用红外或气质可以分析热分解产物成分。

需要注意的问题：单独TGA样品用量5-10mg，但膨胀性样品用量必须减少，储能材料、炸药等不能做TGA或者只能用极微量样品测试，联用红外或气质需适当增加样品用量降低信噪比和本底干扰。

7.表征方式：AFM,AFM-IR联用

效果：AFM可以对样品表面形貌进行真正意义上的3维分析，AFM和红外联用可以同时对AFM图上任意一个区域进行红外官能团分析，做官能团的mapping，对复合材料、多层材料、微观相分离物质非常有效。

需要注意的问题：样品要求必须平整光滑，否则可能损坏探针，与红外联用时需保证样品不含水。

8. 表征方式：BET

效果：分析多孔材料比表面积，孔型，孔径，孔分布等，催化、粉体制备等领域常用仪器。

9.表征方式：GPC

效果：聚合物材料常用表征，可测出聚合物几种分子量，但需根据自身样品特点选择不同的填充柱和溶剂。

10.表征方式：离子色谱

效果：对常见阴离子如F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-、SO42-、PO43-和阳离子如Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+等进行定性定量分析，与ICP等手段组合应用是分析利器。

11. 表征方式：激光粒度仪

效果：分析颗粒样品粒径、粒径分布等；

12.表征方式：有机元素分析仪

效果：定量分析C、H、O、N、S等几种有机样品中常见元素，是分析常用手段。

13. 表征方式：一群光谱仪，红外、紫外、拉曼、荧光等，常用仪器，分别适用于不同类型样品，可做定性定量表征手段，前边不少人已经说得很清楚啦

14.其他表征方式：DMA，TMA，综合物性分析，接触角，小角散射，单晶衍射等等都在一些专业领域有用，

以上。

材料表征：材料的成分

表征方式：XRD

效果：样品的成分，尤其是晶体结构的材料，可以测得晶体的点阵常数，组成以及定量计算和模拟等

需要注意的问题：材料制备简单，只是材料尺寸不要太大，符合样品台标准就可以，

表征方式：红外，

效果：可测得官能团的峰位置，有标准谱图进行对比，进而推测材料的结构，主要是有机材料

需要注意的问题：材料一般做的比较薄，使红外能够穿透，

表征方式：拉曼，

效果：可直接测得某种物质的峰，与标准谱图进行对比，得到物质，

需要注意的问题：测试区域小，一般几十个微米左右，偶然性比较强，

微观原子排布结构

仪器：3ADP/APT(三维原子探针)

效果：分析几百纳米区域内不同原子排布

表征材料导电性

仪器四探针

效果：测试膜或者块体的导电性

表征材料亲水（其他溶剂）性

仪器接触角测量仪

效果测试材料表面张力，接触角等

表征胶体体系稳定性

仪器zeta电位仪

表征大孔材料孔径分布

仪器压汞测试