【实用】20大常用材料分析测试表征技能！

二维码

复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥出各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。它具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等优良性能，为了将这些优良的性能用数据表达出来或者更好的监控制备过程，必须有测试设备的帮助，那做好复合材料又需要哪些设备呢？
凝胶渗透色谱仪GPC






GPC，1964年由J.C.Moore首先研究成功。不仅可用于小分子物质的分离和鉴定，而且可以用来分析化学性质相同分子体积不同的高分子同系物。%28聚合物在分离柱上按分子流体力学体积大小被分离开）。主要用于测量复材中树脂的分子量。
熔融指数仪





熔体流动速率测定仪是在规定温度条件下，用高温加热炉使被测物达到熔融状态。这种熔融状态的被测物，在规定的砝码负荷重力下通过一定直径的小孔进行挤出试验。在工业企业的塑料生产及科研单位的研究中，经常用"熔体%28质量%29流动速率"来表示高分子材料在熔融状态下的流动性、粘度等物理性能。主要用于测定复合材料的熔融状态下流动性。
差示扫描量热仪






在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差%28如以热的形式%29与温度的关系。差示扫描量热仪记录到的曲线称DSC曲线，它以样品吸热或放热的速率，即热流率dH/dt%28单位毫焦/秒%29为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标，可以测定多种热力学和动力学参数，例如比热容、反应热、转变热、相图、反应速率、结晶速率、高聚物结晶度、样品纯度等。该法使用温度范围宽%28-175~725℃%29、分辨率高、试样用量少。经常用于分析复合材料的玻璃化转变温度，结晶度等。
热失重分析（TGA）






热重分析仪是一种利用热重法检测物质温度-质量变化关系的仪器。热重法是在程序控温下，测量物质的质量随温度%28或时间%29的变化关系。当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。这时热重曲线就不是直线而是有所下降。通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质。可以通过热失重研究材料的熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象;也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。
扫描探针显微镜SPM






SPM作为新型的显微工具与以往的各种显微镜和分析仪器相比有着其明显的优势:
首先，SPM具有极高的分辨率。它可以轻易的"看到"原子，这是一般显微镜甚至电子显微镜所难以达到的。

其次，SPM得到的是实时的、真实的样品表面的高分辨率图像。而不同于某些分析仪器是通过间接的或计算的方法来推算样品的表面结构。也就是说，SPM是真正看到了原子。

再次，SPM的使用环境宽松。电子显微镜等仪器对工作环境要求比较苛刻，样品必须安放在高真空条件下才能进行测试。而SPM既可以在真空中工作，又可以在大气中、低温、常温、高温，甚至在溶液中使用。因此SPM适用于各种工作环境下的科学实验。在复合材料上可用于观察纤维的纹理。
场发射扫描电子显微镜（FESEM）






该仪器具有超高分辨率，能做各种固态样品表面形貌的二次电子象、反射电子象观察及图像处理。具有高性能x射-线能谱仪，能同时进行样品表层的微区点线面元素的定性、半定量及定量分析，具有形貌、化学组分综合分析能力。分辨率可以到10纳米左右，主要用于观察复合材料的微观形貌。
傅立叶变换红外光谱%28FT-IR Spectrometer，FTIR%29






FTIR乃利用红外线光谱经傅里叶变换进而分析杂质浓度的光谱分析仪器。傅里叶转换红外光谱 %28FTIR%29是一种用来获得吸收,射出光电导性或固体, 液体或气体的拉曼散射的红外光光谱技术。傅里叶变换红外光谱仪的核心部分是迈克尔逊干涉仪，把样品放在检测器前，由于样品对某些频率的红外光产生吸收，使检测器接受到的干涉光强度发生变化，从而得到各种不同样品的干涉图。这种干涉图是光随动镜移动距离的变化曲线，借助傅里叶变换函数可得到光强随频率变化的频域图。这一过程可由计算机完成。主要用于测定材料里面的官能团，以确定成分。
激光拉曼光谱仪






拉曼光谱法是研究化合物分子受光照射后所产生的散射，散射光与入射光能级差和化合物振动频率、转动频率的关系的分析方法。一定波长的电磁波作用于被研究物质的分子，引起分子相应能级的跃迁，产生分子吸收光谱。引起分子电子能级跃迁的光谱称电子吸收光谱，其波长位于紫外～可见光区，故称紫外－可见光谱。电子能级跃迁的同时伴有振动能级和转动能级的跃迁。引起分子振动能级跃迁的光谱称振动光谱，振动能级跃迁的同时伴有转动能级的跃迁。拉曼散射光谱是分子的振动－转动光谱。用远红外光波照射分子时，只会引起分子中转动能级的跃迁，得到纯转动光谱。主要检测材料里面特殊的官能团以确定成分。
X射线荧光光谱仪XRF






受激发的样品中的每一种元素会放射出二次X射线，并且不同的元素所放射出的二次X射线具有特定的能量特性或波长特性。探测系统测量这些放射出来的二次X射线的能量及数量。然后，仪器软件将探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量。X荧光光谱仪根据各元素的特征X射线的强度，可以测定元素含量。

近年来，X荧光光谱分析在各行业应用范围不断拓展，已成为一种广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域，特别是在RoHS检测领域应用得最多也最广泛。

大多数分析元素均可用其进行分析，可分析固体、粉末、熔珠、液体等样品，分析范围为Be到U。并且具有分析速度快、测量范围宽、干扰小的特点。
X光电子能谱仪






X-射线光电子能谱仪，是一种表面分析技术，主要用来表征材料表面元素及其化学状态。其基本原理是使用X-射线，如Al Ka =1486.6eV，与样品表面相互作用，利用光电效应，激发样品表面发射光电子，利用能量分析器，测量光电子动能%28K.E%29，根据B.E=hv-K.E-W.F，进而得到激发电子的结合能%28B.E%29。

• 表面定性与定量分析. 可得到小於10um空间分辨率的X射线光电子能谱的全谱资讯.
  
• 维持10um以下的空间分辨率元素成分包括化学态的深度分析%28角分辨方式,,氩离子或团簇离子刻蚀方式%29
  
• 线扫瞄或面扫瞄以得到线或面上的元素或化学态分布.
  
• 成像功能.
  
• 可进行样品的原位处理 AES:1.可进行样品表面的微区选点分析%28包括点分析，线分析和面分析%29 2.可进行深度分析适合: 纳米薄膜材料，微电子材料，催化剂，摩擦化学，高分子材料的表面和界面研究。
  

核磁共振仪%28NMR%29






对经光源激发后产生荧光的物质或经化学处理后产生荧光的物质成份分析，可应用于生物化学、生物医学、环主要用途：

• 可进行1H、13C等常规测量，并可检测31P，15N，29Sz等多换谱
  
• 可进行各类如DEPT、HSQC、驰豫测量
  
• 可进行活性肽，多肽类蛋白的溶液结构研究
  
• 可进行化合物的结构、组分的鉴定
  
• 可进行多维梯度实验。
  

经常用于复合材料的分子结构分析。
原子力显微镜（AFM）






原子力显微镜是以扫描隧道显微镜基本原理发展起来的扫描探针显微镜。原子力显微镜的出现无疑为纳米科技的发展起到了推动作用。以原子力显微镜为代表的扫描探针显微镜是利用一种小探针在样品表面上扫描，从而提供高放大倍率观察的一系列显微镜的总称。原子力显微镜扫描能提供各种类型样品的表面状态信息。与常规显微镜比较，原子力显微镜的优点是在大气条件下，以高倍率观察样品表面，可用于几乎所有样品（对表面光洁度有一定要求），而不需要进行其他制样处理，就可以得到样品表面的三维形貌图象。并可对扫描所得的三维形貌图象进行粗糙度计算、厚度、步宽、方框图或颗粒度分析。可用于复合材料表面纳米形貌分析。
透射电子电镜（TEM）






TEM可以看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。目前TEM的分辨力可达0.2nm。主要用于观察纤维丝束的大小和均匀性。
密度梯度仪






聚合物的密度是聚合物的重要参数，测定密度的方法有很多种，而密度梯度法是测定聚合物材料密度的方法之一，用此种方法测定密度既简单易行又较为准确。
光学显微镜






光学显微镜%28Optical Microscope，简写OM%29是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。简单方便，价格便宜，主要用来观察纤维布的细节。
万能试验机






万能材料试验是现代电子技术与机械传动技术相结合的产物，是充分发挥了机电各自特长而构成的大型精密测试仪器，可对各种材料进行拉伸、压缩、弯曲、剥离、剪切等多项性能试验，且有测量范围宽、精度高、响应快等特点。工作可靠，效率高，可对试验数据进行实时显示记录、打印。可用于测试复合的拉伸、弯曲强度和模量。
简支梁冲击试验机






简支梁冲击试验机用于测定硬质塑料、纤维增强复合材料、尼龙 、玻璃钢、陶瓷、铸石、塑料电器绝缘材料等非金属材料的冲击韧性。
转矩流变仪






转矩流变仪是研究材料的流动、塑化、热、剪切稳定性的理想设备，该流变仪提供了更接近于实际加工的动态测量方法，可以在类似实际加工的情况下，连续、准确可靠地对材料的流变性能进行测定，如多组份物料的混合、热固性树脂的交联固化、弹性体的硫化，材料的动态稳定性以及螺杆转速对体系加工性能的影响等。
动态力学分析（DMA）






动态力学行为是指材料在振动条件下，即在交变应力（交变应变）作用下做出的力学响应，即力学性能%28模量、内耗%29与温度、频率的关系。测定材料在一定温度范围内动态力学性能的变化就是动态力学热分析（简称DMTA）或动态力学分析（简称DMA）.可用于复合材料的Tg，耐热性，耐寒性，耐环境老化性能的测试。
红外硫碳分析仪






红外硫碳分析仪是一种仪器，核心部件为贵金属微型红外光源及金属反射镜。主要用于测量黑色金属、有色金属、矿石、稀土、无机物、碳化物以及各种固体原材料中的碳硫含量分析。
内容来源：材料科学与工程技术
紫外观板仪TLC Monitor-DQ

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