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光谱学技术揭示了纳米级玻璃表面损伤

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大学公园,爸爸。(2021年5月26日光谱学该技术使纳米级缺陷的研究成为可能表面玻璃。一个国际研究团队表示,这一过程可能导致玻璃产品的改进,如电子显示器和汽车挡风玻璃。该团队旨在制造一种能够检测玻璃表面纳米级压痕周围结构变化的技术。这种方法将揭示决定玻璃强度的特性。

宾夕法尼亚州立大学化学工程教授金成(Seong Kim)的团队的主要研究重点之一是玻璃表面,特别是其结构和耐久性的机械和化学性能。振动光谱学,又称红外光谱学,可以在一定程度上用于检测表面缺陷。然而,如果在玻璃表面产生的缺陷类型小于10µm,该技术无法对缺陷进行正确的分析或成像。拉曼光谱是玻璃研究的热点,它提供了更好的空间分辨率,但不足以用于纳米尺度的结构分析。
利用高光谱近场光学映射,红外光束可以揭示纳米级缺陷和损坏玻璃样品的损伤。由伊丽莎白Flores-Gomez Murray,宾夕法尼亚州MRI提供。
利用高光谱近场光学映射,红外光束可以揭示纳米型缺陷和削弱玻璃样品的损伤。由伊丽莎白Flores-Gomez Murray,宾夕法尼亚州MRI提供。

在他们的研究中,金的团队使用了康宁(Corning)的大猩猩玻璃(Gorilla Glass),这种玻璃在智能手机显示屏、最近的挡风玻璃和飞机上都很受青睐,因为它的高耐久性。由于尺寸太小,消费者在智能手机上触摸到的玻璃或飞行员透过的玻璃不再像刚离开制造工厂时那么坚固刮伤ES和其他损坏在纸张接触,卡车中的振动,坐在包装中的振动,卸载期间正常开始。缺陷可能不可见,但它们足以削弱玻璃。

为了研究这种规模的瑕疵,金转向斯拉瓦·罗斯金,工程科学和力学教授,他在他的工作中使用了高光谱近场光学映射的仪表技术。该方法采用散射扫描近场光学显微镜,提供光谱分辨率和高空间分辨率。

Kim的团队用一个微型仪器的尖端在玻璃表面上制造出几百纳米深、一到两微米宽的纳米级压痕。借助罗金的仪器技术,该团队能够将压痕对玻璃的影响可视化,甚至超越了地形损伤。

该团队指出,他们所研究的这些细微缺陷可能会影响数据。例如,火星上的相机可以测量火星表面的光谱特性,尽管玻璃上的划痕可能会影响光学特性,进而影响精确探测所需的机械和化学特性。

“通过使用这样的技术了解多组分玻璃材料的纳米表面损伤,我们可以显着提高对玻璃科学的基本理解,”金说。

美国国家科学基金会(NSF)支持了这项研究Acta Materialia(www.doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116694)。


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2021年5月
词汇表
玻璃
通过用玻璃纤维剂如二氧化硅或硼酸或磷酸氧化物加热融合的各种金属氧化物的非晶体的无机混合物。普通窗户或瓶玻璃是苏打水,石灰和沙子的混合物,熔化和铸造,滚动或吹塑。大多数眼镜在可见光谱中是透明的,红外线达约2.5μm,但有些是不透明的,如自然黑曜石;然而,这些是有用的镜子空白。一些元素的痕迹,如钴,铜和......
刮伤
光斑在经过抛光的光学表面上的缺陷,其长度是其宽度的许多倍块臭是在抛光过程中形成的链状划痕。流道切割是由磨削引起的弯曲划痕。光滑是发际的划痕。挤压或摩擦通常是由于处理不当引起的表面擦伤。
表面
1.在光学中,光学元件的外表面之一。2.研磨或产生光学元件表面的过程。
研究与技术 光谱学 玻璃 光学 宾夕法尼亚州立大学 宾夕法尼亚州立大学材料研究所 宾夕法尼亚州立大学 Acta Materialia 刮伤 划痕 表面 面畸变 表面分析 Seong Kim. 斯拉瓦绳索 美洲

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