材料表征
材料的成分分析

1、表征方式：X射线光电子能谱仪

    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。

2、表征方式：裂解色谱仪

    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。

3、表征方式：X射线衍射仪（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。

4、表征方式：核磁共振仪（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。

5、表征方式：气相色谱-质谱联用仪（GC-MS），液相色谱—质谱联用（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。

6、表征方式：电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS），单道扫描光电直读光谱仪（ICP-AES），电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）等

    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。

7、表征方式：扫描电镜能谱仪（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。

8、表征方式：电子能量损失谱仪（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。

9、 表征方式：热重分析仪-热分析-傅立叶转换红外线光谱仪（TGA-DSC-FTIR），或气相色谱-质谱联用仪（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、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。

10、表征方式：原子力显微镜（AFM），原子力显微镜-红外联用（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。

11、表征方式：比表面积测试仪（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。

12、表征方式：凝胶渗透色谱仪（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。

13、表征方式：离子色谱仪

    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。

14、表征方式：激光粒度仪

    效果：分析颗粒样品粒径、粒径分布等。

15、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。

16、表征方式： 其他光谱仪如红外、紫外、拉曼、荧光等分别适用于不同类型样品，可做定性定量表征手段。

17、其他表征方式：动态热机械分析（DMA），热机械分析（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。

材料（固液粉）元素定性定量分析

X荧光分析仪

    效果不同元素发出的特征X射线能量和波长各不相同，因此通过对X射线的能量或者波长的测量即可知道它是何种元素发出的，进行元素的定性分析。同时样品受激发后发射某一元素的特征X射线强度跟这元素在样品中的含量有关，因此测出它的强度就能进行元素的定量分析。

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

表征大孔材料孔径分布

    仪器压汞测试

    效果因氮气吸附测试只能局限于测中微孔分布，大孔材料一般利用压汞测试来测量。

性能表征

材料的防腐蚀性能

1、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

2、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

3、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

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

材料表征：涂层（薄膜）耐磨性

    表征方式：销盘摩擦磨损仪

    效果：测试一定载荷和时间下摩擦系数变化并结合表面形貌分析磨损机理。

材料表征：涂层（薄膜）结合力

    表征方式：划痕仪

    效果：测试薄膜与基体之间的结合强度，需要结合划痕形貌、声发射图谱和摩擦系数变化综合评定。