特種陶瓷在掃描電鏡上應用
時間：2022-10-18
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陶瓷材料具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等一系列特點，被廣泛應用于電子工業、汽車工業、紡織、化工、航空航天等國民經濟的各個領域。陶瓷材料的物理性能很大程度上取決于其微觀結構，是掃描電鏡重要的應用領域。
陶瓷材料是指用天然或合成化合物經過成形和高溫燒結制成的一類無機非金屬材料，可以分為普通陶瓷材料和特種陶瓷材料。
特種陶瓷材料按化學成分可分為：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷等；按其特性和用途可分為結構陶瓷與功能陶瓷。
隨著社會和科學技術不斷發展，人們對于材料的要求不斷提高，這就需要對陶瓷的各種理化性能有更深層次的了解。而陶瓷材料的物理性能很大程度上取決于其微觀結構，掃描電鏡圖像具有分辨率高，放大倍數可調范圍寬，成像富有立體感等特點，被廣泛應用于陶瓷材料等研究領域。使用國儀量子的場發射掃描電鏡SEM5000可以很方便地觀察陶瓷材料及其相關制品的顯微結構，此外搭配X射線能譜儀可以快速對材料元素組成進行判定。
特種陶瓷產業最大的終端應用市場是電子工業，其中鈦酸鋇（BaTiO3）由于具有很高的介電常數、優異的鐵電和壓電性能以及耐壓及絕緣性能，被廣泛應用于多層陶瓷電容器（MLCC）、熱敏電阻（PTC）等電子元器件中，被譽為“電子陶瓷工業的支柱”。隨著電子信息產業的飛速發展，對鈦酸鋇的需求越來越大，此外電子元器件日益向小型、微型化發展，對鈦酸鋇也提出了更高的要求。
研究者們常通過改變燒結溫度、氣氛、摻雜等制備工藝來調控性能，而其本質是制備工藝的改變造成了材料微觀組織結構的變化進而導致性能的變化。研究表明鈦酸鋇的介電鐵電特性與材料的微觀結構，如氣孔率和晶粒尺寸息息相關。
微觀結構的表征結果對燒結方法以及工藝參數的選擇具有重要指導意義。此外通過掃描電鏡研究材料的微觀結構，有助于理解微結構與性能之間的關系。
鈦酸鍶鋇（BaxSr1-xTiO3）也是一種重要的電子陶瓷材料，它是鈦酸鍶與鈦酸鋇形成的固溶體。相比于鈦酸鋇來說具有更高的介電常數，較低的介電損耗，高的擊穿強度以及隨成分可調的相變點而被大量學者研究并廣泛應用于電子器件中。目前研究者們常采用調節 Sr/Ba 比，摻雜元素等方法來達到改善性能的目的。然而，其根本還是通過改變材料的微結構來調控材料性能。下圖是場發射掃描電鏡SEM5000測試的鈦酸鍶鋇燒結品的背散射電子像，低倍下可用于表征材料的成分均勻度，同時高倍下的背散射電子像也具有一定的形貌襯度。
陶瓷材料、金屬材料、高分子材料是當今社會應用最廣泛的三大材料。隨著科學技術與社會經濟不斷發展，未來一定會對陶瓷材料的性能提出更多苛刻的要求，使用掃描電鏡對陶瓷材料的微觀結構進行表征，將助力陶瓷材料制備技術提升，朝著更高的性能發展。
陶瓷材料是指用天然或合成化合物經過成形和高溫燒結制成的一類無機非金屬材料，可以分為普通陶瓷材料和特種陶瓷材料。
特種陶瓷材料按化學成分可分為：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷等；按其特性和用途可分為結構陶瓷與功能陶瓷。
隨著社會和科學技術不斷發展，人們對于材料的要求不斷提高，這就需要對陶瓷的各種理化性能有更深層次的了解。而陶瓷材料的物理性能很大程度上取決于其微觀結構，掃描電鏡圖像具有分辨率高，放大倍數可調范圍寬，成像富有立體感等特點，被廣泛應用于陶瓷材料等研究領域。使用國儀量子的場發射掃描電鏡SEM5000可以很方便地觀察陶瓷材料及其相關制品的顯微結構，此外搭配X射線能譜儀可以快速對材料元素組成進行判定。
特種陶瓷產業最大的終端應用市場是電子工業，其中鈦酸鋇（BaTiO3）由于具有很高的介電常數、優異的鐵電和壓電性能以及耐壓及絕緣性能，被廣泛應用于多層陶瓷電容器（MLCC）、熱敏電阻（PTC）等電子元器件中，被譽為“電子陶瓷工業的支柱”。隨著電子信息產業的飛速發展，對鈦酸鋇的需求越來越大，此外電子元器件日益向小型、微型化發展，對鈦酸鋇也提出了更高的要求。
研究者們常通過改變燒結溫度、氣氛、摻雜等制備工藝來調控性能，而其本質是制備工藝的改變造成了材料微觀組織結構的變化進而導致性能的變化。研究表明鈦酸鋇的介電鐵電特性與材料的微觀結構，如氣孔率和晶粒尺寸息息相關。
微觀結構的表征結果對燒結方法以及工藝參數的選擇具有重要指導意義。此外通過掃描電鏡研究材料的微觀結構，有助于理解微結構與性能之間的關系。
鈦酸鍶鋇（BaxSr1-xTiO3）也是一種重要的電子陶瓷材料，它是鈦酸鍶與鈦酸鋇形成的固溶體。相比于鈦酸鋇來說具有更高的介電常數，較低的介電損耗，高的擊穿強度以及隨成分可調的相變點而被大量學者研究并廣泛應用于電子器件中。目前研究者們常采用調節 Sr/Ba 比，摻雜元素等方法來達到改善性能的目的。然而，其根本還是通過改變材料的微結構來調控材料性能。下圖是場發射掃描電鏡SEM5000測試的鈦酸鍶鋇燒結品的背散射電子像，低倍下可用于表征材料的成分均勻度，同時高倍下的背散射電子像也具有一定的形貌襯度。
陶瓷材料、金屬材料、高分子材料是當今社會應用最廣泛的三大材料。隨著科學技術與社會經濟不斷發展，未來一定會對陶瓷材料的性能提出更多苛刻的要求，使用掃描電鏡對陶瓷材料的微觀結構進行表征，將助力陶瓷材料制備技術提升，朝著更高的性能發展。
