2023年全国电子显微学学术年会材料科学分会场集锦

中国电子显微镜学会、仪器信息网联合报道 2023年10月27日，2023年全国电子显微学学术年会在东莞市会展国际大酒店龙泉厅盛大开幕。大会由电镜学会电子显微学报编辑部主办，南方科技大学、松山湖材料实验室、大湾区显微科学与技术研究中心共同承办，仪器信息网作为独家合作媒体参会报道。大会为期三天，参会人数再创新高，吸引来自高校院所、企事业单位、仪器技术企业等电子显微学领域专家学者2000余人出席参会。

10月27-28日上午进行大会报告，27-28日下午及29日全天同时进行13个不同电镜主题的分会场报告。

大会现场

本次大会共设置十三个分会场：1）显微学理论、技术与仪器发展；2）原位电子显微学表征；3）功能材料的微结构表征；4）结构材料及缺陷、界面、表面，相变与扩散；5）先进显微分析技术在工业材料中的应用；6）扫描探针显微学（STM/AFM等）；7）扫描电子显微学表征（含EBSD）；8）聚焦离子束（FIB）在材料科学中的应用；9）低温电子显微学表征；10）生物显微学研究；11）生物医学和生物电镜技术；12）全国电子显微镜运行管理开放共享实验平台经验交流；13）先进材料。

其中，第三分会场“功能材料的微结构表征”、第四分会场“结构材料及缺陷、界面、表面，相变与扩散”、第五分会场“先进显微分析技术在工业材料中的应用”和第十三分会场“先进材料”吸引了材料领域与会者的热烈关注。电子显微学技术是探索微观世界，揭示材料科学奥秘的重要手段，因此广泛应用于材料学等领域。以下为部分精彩报告摘要：

报告人：南京大学 刘俊明 教授

报告题目：《PFM针尖实验室: 铁性畴结构的表征与操控实践》

PFM压电力显微术是集探测、成像和操控于一体的当代铁性材料表征技术，其可同时提取铁电畴结构的振幅与相位等信息，实现立体、多维度畴成像与操控，是铁性材料中畴结构工程学的良好平台。过去十多年，刘俊明教授团队一直尝试用PFM针尖对铁电多铁性微纳结构进行成像、操控和功能器件原型集成研制，取得了一些进展。报告中，刘俊明介绍了表征和操控铁电拓扑畴、表征和操控异质结多铁性方面的进展。

报告人：浙江大学 蒋建中 教授

报告题目：《非晶合金材料的异常弹性行为研究》

理解金属玻璃（MG）非弹性变形的原子机制仍然具有挑战性，因为它们的非晶态结构，其中塑性的局部载体无法轻易定义。使用分子动力学（MD）模拟，蒋建中所在团队分析了CuZr/NiNb MGs中非弹性变形的起源，特别是弹性极限的温度依赖性，即局部剪切转变（ST）事件。结果表明，在金属玻璃中，弹性应变极限的异常温度关系是普遍存在；这种弹性应变极限异常温度关系是由于热能效应，出现原不可逆剪切转变成为可逆转变；在发生剪切转变时，局域的自由体积可以是负的，也可以是正的。之后进一步的实验证明了，可以找到可逆剪切转变区结构的基本特征，再把这些“单元”按照无序方式构造起来，可以研制具有超大弹性的金属玻璃材料，应变极限大于5%。

报告人：浙江大学 田鹤 教授

报告题目：《铁电材料中畴与畴壁的协同调控及器件研究》

随着移动互联网、云计算、物联网、人工智能的发展，全球数据储量呈爆炸型增长，非易失、低功耗、高密度、高速度、存算一体的新型存储技术需求迫切，传统存储构架亟待更新。存储和计算结合是存储架构发展的新方向，而铁电忆阻器为存储和计算融合提供了器件支撑。铁电存储器具有成为下一代存储材料的潜力。田鹤表示，铁电拓扑材料存储密度可达60Thit/inch2，比传统铁电存储器高约5个数量级，是解决超高集成度微电子芯片高耗能的潜在途径。田鹤在报告中介绍了在铁电拓扑存储器件、铁电拓扑漩涡的人工调控、铁电畴构型与畴壁的高自由度调控等方面的进展，并操控自由度实现畴与畴壁的协同调控。

报告人：重庆大学 刘玲梅 教授

报告题目：《电子束辐照敏感材料的高分辨显微学研究》

电子束敏感晶体材料包括分子筛、金属有机骨架（MOFs）、共价有机骨架（COFs）、有机无机杂化材料、聚合物、超分子等材料。电子束敏感材料的高分辨成像是透射电子显微镜极具有挑战性的应用之一。MOFs在分离、催化、电池及传感和药物递送领域受到广泛关注，构效关系的理解需要高分辨透射成像。报告中，刘玲梅介绍了MOF缺陷的低剂量HRTEM成像、MOFs孔道中客体分子的iDPC-STEM成像等研究工作

报告人：浙江大学 张跃飞 教授

报告题目：《GH4169拉伸变形机制的原位研究》

相比于传统加工方式，增材制造技术具有突出的优势，能够生产复杂的零部件，而GH4169由于其优异的焊接性能，非常适用于增材制造。近年来激光选区融化(SLM)GH4169成为研究热点，有望为GH4169的进一步拓展应用领域。SLM成型以激光作为热源，逐层扫描，较大的温度梯度和较快的冷却速率，会导致材料具有特殊的组织结构。SLM 4169材料从亚毫米到亚微米尺度，具有显著的跨尺度组织特征。不同的熔池、熔道结构，柱状晶和等轴晶组织，更微观的树枝晶和胞晶、Laves相等，导致SLM 4169具有显著的组织各向异性，因此需要深入研究组织导致的力学性能各向异性。针对于此，张跃飞介绍了SLM 4169拉伸性能各向异性的原为研究和不同温度下拉伸变形机制的原位研究相关工作。

报告人：武汉大学 郑赫 教授

报告题目：《外场作用下金属氧化物结构动态演变的尺寸效应》

金属氧化物被广泛应用在电动交通工具、数据中心、可再生能源接入、家庭/工业储能、5G通信基站等领域。但常规的研究思路，材料制备到静态结构表征再到物性研究，忽略了真实工况条件下结构与物性的改变。而外场极大影响纳米金属氧化物结构与性能的稳定性，澄清外场作用下纳米金属氧化物结构演变规律，是合理构筑低维器件的关键。由于金属氧化物容易发生脆性断裂，研究应变对其结构及物性的影响往往局限于弹性形变阶段，非弹性应变对金属氧化物性能的影响往往被忽略。郑赫在报告中汇报了尺寸诱导纳米金属氧化物的原子尺度相变机制和尺寸调控金属氧化物纳米电极的裂纹形核与断裂的相关研究内容。研究结果揭示了尺寸/表面诱导的低维ZnO/Ga2O3半导体的原子尺度相变机理，探讨了外部应力/应变对其结构稳定性的影响，构建了以尺寸为变量的相图；阐明了Li离子嵌入过程中Zn2SnO4电极材料裂纹形核的微观机制，澄清了样品尺寸（直径）对裂纹形核的影响，探讨了其与宏观电化学性能的关联。

报告人：北京工业大学 闫鹏飞 研究员

报告题目：《二次电池层状正极材料失效的原子机制》

锂离子电池和钠离子电池是目前能量密度最高的二次电池，持续提升二次电池材料的能量密度、稳定性和安全性是社会和国家的战略需求。层状结构的氧化物正极材料是实现二次电池性能提升的关键材料，持续开发其性能潜力带来了诸多材料方面的挑战，即电池材料在循环过程中发生的各种失效行为。这些材料的失效机制不仅带来电池性能的快速衰减也为安全性带来隐患，因此，开发利用层状正极材料的潜力关键在于有效抑制其材料的失效。闫鹏飞以电子显微学的分析技术为主要手段，汇报了其对正极材料表面/界面衰退和体材料衰退方面的理解。

报告人：云南大学 胡万彪 研究员

报告题目：《介电氧化物局域结构与光电性质》

电荷输运对于光电材料材料研究极为重要，材料的晶体结构和局域结构决定了电荷输运性质，尤其针对氧化物材料（二氧化钛和钙钛矿铜酸盐等）的结构特性，通过结合Bond Valence Sum计算、结构精修和电子衍射等多种手段，阐述通过局域结构设计，调控高温超导铜酸盐外延薄膜中的电荷输运特性，可以优化光致电压。在钙钛矿铜酸盐LaBaCuO系统中，Ba/Nd在A位的协同掺杂可增加CuO2面的电荷密度，局域CuO2面向CuO6八面体的转变，电荷传输二维性增强；长程晶格应力导致平移对称性破缺，电子带结构发生能量变化，提高电荷传输效率，从而获得超高的光致电压，并建立局域结构与物理性质的内在关联性。