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在材料科学的微观世界里,一项突破性的发现,往往始于对材料结构“见微知著”的洞察。近期,一项关于高性能压电陶瓷PZT的研究取得了重要进展,而在这场深入纳米尺度的探索中,泽攸科技ZEM系列台式扫描电镜凭借其卓越的性能,成为了研究人员不可或缺的“火眼金睛”。
PZT(铅锆钛酸盐)陶瓷是压电应用领域的核心材料。然而,其菱面体相所表现出的异常“束腰型”电滞回线,限制了性能的进一步提升。先前研究指出,通过高温淬火工艺可以消除这种“束腰”现象,但淬火究竟如何影响材料最本征的微观结构——尤其是决定其性能的铁电畴,一直是一个亟待清晰阐释的“黑箱”问题。
要解开这个谜题,研究人员首先需要确认:淬火处理是否改变了材料的晶粒形态?因为只有排除了晶粒变化的影响,才能将性能提升归因于更细微的畴结构演化。这时,对样品进行高分辨率、高可信度的显微结构观察就成为了第一步,也是至关重要的一步。
关键一步:ZEM扫描电镜锁定微观形貌,排除干扰项
在这项研究中,武汉理工大学等机构的研究团队充分利用了泽攸科技ZEM系列台式扫描电镜的优势。他们对纯PZT、锰掺杂和铌掺杂的三类陶瓷样品,在烧结态和淬火态下的断口形貌进行了精细观察。

ZEM扫描电镜所呈现的高质量图像清晰、准确地显示,经过快速的淬火处理后,所有样品的平均晶粒尺寸并未发生显著变化。这一关键数据的获得,得益于ZEM扫描电镜优异的成像稳定性和分辨率,它帮助研究人员果断地排除了晶粒尺寸效应作为性能提升的主因,从而将研究焦点精准地引导至畴结构的纳米级演变上,确保了后续研究方向的正確性。
性能核心:从微米到纳米,畴结构演化的直接证据
在确认了晶粒尺寸不变的基础上,研究团队进一步通过压响应力显微镜(PFM)发现,淬火诱导了铁电畴从微米级到纳米级的细化。而这一重大发现的起点,正是由ZEM扫描电镜所提供的坚实结构表征基础。

最终,研究成功揭示了“淬火→畴结构纳米化→畴壁密度增加→‘束腰’现象消失→压电性能显著提升(最高提升37%)”的完整机制链条。这项研究成果凸显了精确微观表征对理解材料构效关系的极端重要性。
科研利器:为何ZEM系列扫描电镜成为理想选择?
高分辨率与高成像质量:能够清晰分辨多晶陶瓷的晶界与断口形貌,为定量分析晶粒尺寸提供可靠数据。
卓越的稳定性:确保对不同处理条件下的样品进行一致、可对比的观测,消除了设备波动对实验结果的影响。
操作便捷,环境要求低:作为台式电镜,它无需特殊的实验室场地,大大降低了高端显微分析的门槛,使得科研人员可以更专注于科学问题本身。

结语
从确认晶粒尺寸的稳定性到间接推动对畴结构的深入探索,泽攸科技ZEM系列扫描电镜在本研究中扮演了奠基性的角色。它证明,一台性能强大、稳定可靠的显微分析仪器,是连接材料制备工艺与最终性能之间不可或缺的桥梁。随着新材料研发的不断深入,像ZEM系列这样的高性能台式扫描电镜,必将为更多科研院所和企业的创新研究提供强有力的支撑。
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