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主題:「第十屆原創」這些年我遇到的特殊樣品(系列)——鋁碎片

【題記】

不知不覺中, 已在儀器資訊網註冊了十幾個年頭, 從參加第七屆原創大賽開始, 這是我第四次參賽。

我深知自己的水準, 參賽的目的當然不在於獲獎, 而在於——參與。

在三聚氰胺、地溝油、皮鞋膠囊、毒跑道、甲醛超標等話題引發廣泛關注, 分析測試事業得以蓬勃發展的時候, 兩年前的一聲轟然巨響, 讓我深深感受到, 化學品、安全、分析檢測等等知識還是被大眾瞭解得太少, 科普工作還是太薄弱。 即便是業內人士, 近年來隨著跟一些儀器公司銷售人員的接觸, 我感覺到他們的專業素質也因為急速發展而出現了斷層,

引入專業的銷售團隊某種程度上削弱了專業應用團隊的力量建設。 從分析測試人員的角度來說, 缺少不同分析檢測技術的綜合應用, 碰到非常規問題時無法設計合適的檢測方案。

我從事分析測試工作18年, 由於工作性質的原因, 我們的檢測方向和常規檢測機構並不相同, 很多時候我們的工作是驗證, 並沒有現成的標準。 測試測試, 我們側重的是——試, 所以配備的儀器比較多, 種類比較齊全, 久而久之, 形成了一些野路子、土辦法。

我選取一些工作中的案例, 涉及到的並非多麼特別的樣品, 但檢測的要求比較非常規, 分享給大家, 一來是分享一下解決問題的思路, 二來也是為了我心中的科普。

內容會非常淺,

同行們切勿笑話。

【案例二】

鋁碎片

鋁碎片按說沒有什麼稀奇的, 鋁及其合金是日常工作、生活中經常碰到的材料。

這本是用掌上型合金分析儀就可以解決的問題, 但是我的同事犯了難, 因為檢測結果是這樣的:

鋁含量顯示為0.005%, 從我的經驗來看, 這個資料是存疑的, 最大的可能是, 樣品根本就不含鋁, 也不是什麼鋁碎片。

這張從現場傳來的照片顯示了樣品自身豐富的層次。

大概梳理一下(從左往右):最外層銀白色金屬箔+塑膠薄膜(疑似包裝物), 黑色塗層, 紫色金屬箔, 黑色塗層, 白色塑膠膜(疑似隔膜), 黑色塗層, 紫色金屬箔, 黑色塗層……塑膠薄膜+銀白色金屬箔(疑似包裝物)。

所以分析一下, 銀白色金屬箔及白色塑膠膜組成的應該是複合的包裝材料, 白色塑膠膜也應該是起到包裝作用,這個樣品的核心是黑色塗層+紫色金屬箔+黑色塗層的複合材料,而這層複合材料兩面的黑色塗層,一層厚且均勻(姑且稱為正面),一層(姑且稱為反面)薄而不勻,所以不排除反面這層其實是粘連造成殘留。

因此原先假設的ABCABCABC結構被我簡化為ABABAB結構,樣品結構類似雲片糕或果丹皮。

下面要做的事情,就是判斷A(黑色塗層)和B(紫色金屬箔)各是什麼。

其實之前掌上型合金分析儀(原理為EDXRF)的結果已經給出了答案,多數看官在這裡已經能猜出,紫色金屬箔是金屬銅,至於黑色塗層是什麼?你猜!反正第一時間我就猜到了。

黑色塗層與紫色金屬箔(姑且稱之為基體)附著得並不牢固,所以我特地選取了一小塊樣品,使得在同一視野下既能看到基體,又能看到塗層。

檢測設備是老朋友了(飛納臺式電鏡),換了一張官宣圖,這樣看起來更拽一些。

樣品導電性很好,所以圖像非常清晰(當然500倍,不清晰說不過去),通過觀察,可以得出以下結論:

1.黑色塗層整體由黑色片狀顆粒(形態類似麥片)組成;

2.從視野8點鐘到12點方向可以看出黑色塗層由多層構成,有可能是逐層沉積形成;

局部放大至10000倍,可以觀察到黑色塗層顆粒上面散佈著白色顆粒(指視野中的顏色,不代表真實顏色,下文不累述),黑色顆粒尺寸為十幾個微米乘以幾個微米,外形雖然不規整,但是大小比較一致。

這張圖中可以觀察到顆粒的厚度,大概在一點幾個微米,同樣可以看到白色顆粒無所不在。

所以除了紫色金屬箔、黑色塗層以外,我們發現了第三股勢力,白色顆粒是什麼?

初涉電鏡領域,成像方面沒有經驗,放大到50000倍,白色顆粒實為團聚的結晶體(尺寸在1微米左右),依稀看著像很多立方體摞在一起。

接下來,就得靠能譜來解決問題了。

可知視野中裸露出來的部分為銅,黑色顆粒為碳。

對黑色顆粒進行能譜(面掃)分析,氧和鈦基本重合,結合電鏡圖片,視野中的白色顆粒應該為二氧化鈦。

對視野中白色顆粒進行點掃描,主要成分是碳(來自背景的可能性大),鈦、氧。

最後,我對樣品做了EDXRF能譜分析(表徵宏觀成分資訊),分析結果顯示樣品主要含銅、鈦(碳限於原理,無法檢測)。

而之前的黑色塗層,通過XRD檢測已經確定是石墨。

綜合以上分析和經驗判斷,可以得出以下結論:

1.樣品不是鋁碎片;

2.樣品的基材是銅(大概率是純銅);

3.樣品表面塗布有石墨(很可能是沉積形成的),為層狀結構,石墨顆粒大小在15μm×10μm×2μm左右,外形不規則,呈卵圓狀或西瓜子狀。

4.石墨表面分佈有二氧化鈦團聚顆粒,二氧化鈦團聚顆粒在1微米左右,為多個四方系晶體顆粒組成的聚合體。

5.從樣品的包裝形式和檢測結果來看,樣品很有可能用在電子工業領域,用於散熱或光催化。

希望有大神能如【第十屆原創】 這些年我遇到的特殊樣品(系列)——琴弦中wccd版主一樣跟帖答疑解惑,徹底了卻我的心結。

心得:

有的放矢並不難,難的是大海撈針,通過不同的儀器進行分析測試,縮小範圍、逼近真相,將微觀資訊和宏觀資訊結合起來,避免出現明察秋毫、不見輿薪的情況,也避免細節的缺失導致誤判。

白色塑膠膜也應該是起到包裝作用,這個樣品的核心是黑色塗層+紫色金屬箔+黑色塗層的複合材料,而這層複合材料兩面的黑色塗層,一層厚且均勻(姑且稱為正面),一層(姑且稱為反面)薄而不勻,所以不排除反面這層其實是粘連造成殘留。

因此原先假設的ABCABCABC結構被我簡化為ABABAB結構,樣品結構類似雲片糕或果丹皮。

下面要做的事情,就是判斷A(黑色塗層)和B(紫色金屬箔)各是什麼。

其實之前掌上型合金分析儀(原理為EDXRF)的結果已經給出了答案,多數看官在這裡已經能猜出,紫色金屬箔是金屬銅,至於黑色塗層是什麼?你猜!反正第一時間我就猜到了。

黑色塗層與紫色金屬箔(姑且稱之為基體)附著得並不牢固,所以我特地選取了一小塊樣品,使得在同一視野下既能看到基體,又能看到塗層。

檢測設備是老朋友了(飛納臺式電鏡),換了一張官宣圖,這樣看起來更拽一些。

樣品導電性很好,所以圖像非常清晰(當然500倍,不清晰說不過去),通過觀察,可以得出以下結論:

1.黑色塗層整體由黑色片狀顆粒(形態類似麥片)組成;

2.從視野8點鐘到12點方向可以看出黑色塗層由多層構成,有可能是逐層沉積形成;

局部放大至10000倍,可以觀察到黑色塗層顆粒上面散佈著白色顆粒(指視野中的顏色,不代表真實顏色,下文不累述),黑色顆粒尺寸為十幾個微米乘以幾個微米,外形雖然不規整,但是大小比較一致。

這張圖中可以觀察到顆粒的厚度,大概在一點幾個微米,同樣可以看到白色顆粒無所不在。

所以除了紫色金屬箔、黑色塗層以外,我們發現了第三股勢力,白色顆粒是什麼?

初涉電鏡領域,成像方面沒有經驗,放大到50000倍,白色顆粒實為團聚的結晶體(尺寸在1微米左右),依稀看著像很多立方體摞在一起。

接下來,就得靠能譜來解決問題了。

可知視野中裸露出來的部分為銅,黑色顆粒為碳。

對黑色顆粒進行能譜(面掃)分析,氧和鈦基本重合,結合電鏡圖片,視野中的白色顆粒應該為二氧化鈦。

對視野中白色顆粒進行點掃描,主要成分是碳(來自背景的可能性大),鈦、氧。

最後,我對樣品做了EDXRF能譜分析(表徵宏觀成分資訊),分析結果顯示樣品主要含銅、鈦(碳限於原理,無法檢測)。

而之前的黑色塗層,通過XRD檢測已經確定是石墨。

綜合以上分析和經驗判斷,可以得出以下結論:

1.樣品不是鋁碎片;

2.樣品的基材是銅(大概率是純銅);

3.樣品表面塗布有石墨(很可能是沉積形成的),為層狀結構,石墨顆粒大小在15μm×10μm×2μm左右,外形不規則,呈卵圓狀或西瓜子狀。

4.石墨表面分佈有二氧化鈦團聚顆粒,二氧化鈦團聚顆粒在1微米左右,為多個四方系晶體顆粒組成的聚合體。

5.從樣品的包裝形式和檢測結果來看,樣品很有可能用在電子工業領域,用於散熱或光催化。

希望有大神能如【第十屆原創】 這些年我遇到的特殊樣品(系列)——琴弦中wccd版主一樣跟帖答疑解惑,徹底了卻我的心結。

心得:

有的放矢並不難,難的是大海撈針,通過不同的儀器進行分析測試,縮小範圍、逼近真相,將微觀資訊和宏觀資訊結合起來,避免出現明察秋毫、不見輿薪的情況,也避免細節的缺失導致誤判。

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