西安交大微納尺度材料行為研究中心：依托國產(chǎn)掃描電鏡打造先進材料原位性能研究平臺

西安交通大學微納尺度材料行為研究中心是以材料科學與工程一級國家重點學科和金屬材料強度全國重點實驗室為依托建設的權威科研平臺，專注于微納尺度材料的結構與性能研究。

自成立以來，中心在科研成果產(chǎn)出方面表現(xiàn)卓越，發(fā)表了包括Nature、Science在內(nèi)的高水平論文410余篇，團隊牽頭獲得了2023年國家自然科學獎二等獎等多項國家和省部級獎勵。在產(chǎn)業(yè)化應用方面，中心建成了全國首條年產(chǎn)千噸級3N5A級高品質(zhì)鎂生產(chǎn)示范線，產(chǎn)生了顯著的社會和經(jīng)濟效益，真正實現(xiàn)了科研成果的產(chǎn)業(yè)轉化。

中心目前建有國內(nèi)領先的材料原位性能研究平臺，包括配有定量納米力熱耦合測試系統(tǒng)的日立300kV環(huán)境透射電鏡、可在原子尺度原位觀察材料力熱氣行為的環(huán)境球差校正透射電鏡等多臺大型設備系統(tǒng)，為開展前沿材料科學研究提供了強有力的技術支撐。

2024年，中心正式引入國儀量子SEM4000場發(fā)射掃描電鏡。設備負責人范傳偉老師表示：“SEM4000的分辨率、穩(wěn)定性能夠很好滿足我們中心的研究需求，最讓我們印象深刻的是，從設備采購到產(chǎn)出第一篇相關論文，只用了不到4個月的時間，采購、運行和售后的效率非常高。"

在定制化服務方面，國儀量子展現(xiàn)了突出的本土化優(yōu)勢?！搬槍ξ覀儝呙桦婄R下的原位實驗需求，國儀專門為我們定制了原位視頻錄制模塊，還為不同的原位裝置定制了轉接臺。這種快速響應和定制化服務能力，充分體現(xiàn)了國儀的專業(yè)水準和本土化優(yōu)勢。"范傳偉老師對國產(chǎn)設備的服務能力給予了高度評價。

目前，中心的SEM4000已成功搭載了三套核心原位測試系統(tǒng)，形成了完整的原位性能研究能力。

布魯克Hysitron PI 89納米力學測試系統(tǒng)是其中的重要組成部分。這套系統(tǒng)功能全面，可以實現(xiàn)納米壓痕、拉伸、斷裂、疲勞和力學性能成像等多種功能。目前，該系統(tǒng)承擔了芯片及半導體器件微納尺度結構的性能測試項目，在半導體材料微納力學性能研究方面已經(jīng)取得了重要成果。

KW原位拉伸臺提供了從1N到5kN的加載范圍，配備了常規(guī)拉壓夾具以及緊湊拉伸、三點彎、纖維拉伸等多種專用夾具。與SEM聯(lián)用后，能夠將材料的力學數(shù)據(jù)與相應的組織變化實時結合起來進行綜合分析，為理解材料變形機理提供了重要手段。

由西安交通大學儀器學院韋學勇教授團隊開發(fā)的原位扭轉試驗臺目前也已經(jīng)在SEM4000平臺上完成調(diào)試并開展原位實驗，為材料扭轉變形行為研究提供了獨特的技術手段。

范傳偉老師對集成使用體驗給予了積極評價：“各個系統(tǒng)與電鏡之間的協(xié)調(diào)性很好，操作也比較便捷，我們的研究團隊能夠快速上手。通過這些系統(tǒng)的綜合應用，我們在材料微納尺度行為研究方面獲得了很多重要的實驗數(shù)據(jù)和科學發(fā)現(xiàn)

SEM4000之所以能夠出色地支撐原位測試平臺建設，得益于其在設計上的多項技術優(yōu)勢。國儀量子工程師介紹，SEM4000的大樣品倉和大行程位移臺設計為復雜的原位測試系統(tǒng)提供了充足的安裝和運行空間，能夠支持各種原位臺在電鏡下的穩(wěn)定運行，這是傳統(tǒng)掃描電鏡難以實現(xiàn)的重要優(yōu)勢。強大的擴展性通過16個法蘭接口的模塊化設計得以體現(xiàn)，用戶可以方便地為不同的原位臺定制真空接口結構和各種線路連接。這種設計理念讓集成不同類型的原位測試系統(tǒng)變得非常便捷。同時，豐富的軟件功能特別是原位視頻錄制功能，能夠連續(xù)記錄和保存實驗過程中樣品的變化情況，為動態(tài)實驗分析和機理研究提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。

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