材料力学性能原位测试技术能够在力学性能测试过程中对材料使役过程中微观结构演化与损伤失效机理进行表征分析，研究材料成分、工艺、组织结构与力学性能、使役行为之间的内在规律。研究材料成形加工关键技术，推动先进材料设计与制造，对服务**和国民经济建设具有重要意义。本文首先对材料力学性能测试技术的发展进行回顾总结，然后分别对扫描电子显微镜、透射电子显微镜、衍射成像下的材料力学性能原位测试技术进行概述，重点阐述了原位力学加载和温度场构建技术。最后，对材料力学性能原位测试领域的未来发展趋势进行展望。

可分散油悬浮剂作为一种环境友好农药剂型, 近年来得到快速发展。 但由于稳定机理研究相对薄弱以及精准、 量化、 微观的表征手段相对缺乏, 使得可分散油悬浮剂产品在生产和贮存的过程中容易出现析油分层、 絮凝、 膏化、 结块等现象。 X射线光电子能谱作为一种重要的表面分析技术, 具有灵敏度高、 制样简单、 样品破坏性小等特点, 常用于固体表面元素定性定量分析及原子价态分析, 适用于分散剂吸附性能及稳定机理研究。 本研究采用X射线光电子能谱、 傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜相结合的方式, 在油性介质中, 从微观角度研究含多胺基锚固基团油相分散剂在丙炔噁草酮颗粒表面的吸附性能, 为该分散剂在农药可分散油悬浮剂中的应用提供理论依据。 研究结果表明: 丙炔噁草酮吸附多胺基锚固基团油相分散剂后, 丙炔噁草酮界面的Cl, N和O电子峰强度减弱, C电子峰强度增强, 说明该分散剂在丙炔噁草酮表面形成了良好的吸附。 以Cl元素为特征元素计算出该分散剂在丙炔噁草酮表面的吸附层厚度为6.746 nm。 分散剂吸附后, 红外光谱图中没有出现新的吸收峰, 分散剂与丙炔噁草酮之间的吸附是以范德华力为主要结合作用力的物理吸附。 吸附前后样品微观形貌研究表明, 未吸附分散剂的丙炔噁草酮原药颗粒表面较为粗糙, 有晶面的层状结构, 吸附分散剂后, 原药颗粒表面变得较为光滑, 晶面层状结构消失, 说明分散剂在丙炔噁草酮表面形成了包覆, 并通过非极性溶剂化链提供空间位阻, 提高丙炔噁草酮可分散油悬浮剂体系的物理稳定性。

扫描电镜(SEM)图像能够直观地显示微观世界。在SEM成像过程中,需要反复调整设备参数来保证图像的对比度,这个过程费时费力。提出一种基于多尺度的SEM图像对比度失真的无参考质量评价方法,指导成像参数的选择。首先,建立了SEM图像数据库,进行主观实验,得到相应的主观平均意见分数(MOS);然后,根据人类的视觉系统具有多尺度特性,提取图像不同尺度奇异值分解域相似度、频域和熵共10个特征,结合MOS值通过支持向量回归训练回归模型;最后,利用前述模型预测图像的质量分数。实验结果表明,本文方法与主观评价结果保持很高的一致性,其性能优于主流的全参考和无参考质量评价方法。

为解决扫描电子显微镜(SEM)由于电子束漂移、电磁干扰等原因导致的图像漂移问题，提出基于ORB 结合PROSAC 的图像漂移矫正算法。首先采用ORB 算法对基准图像和实时图像进行特征检测，然后利用汉明距离与交叉匹配实现特征的初匹配，再结合RANSAC 的优化算法PROSAC 计算帧间的单应矩阵，利用单应矩阵映射剔除外点后重新迭代计算出最终的精确单应矩阵，最后利用单应矩阵的透视变换实现SEM 图像漂移实时矫正。通过实验证明，该算法不仅精度高，而且能够满足SEM 实时处理的要求。

粉煤灰、 锂渣和钢渣作为工业废渣, 等质量替代水泥时其利用率往往较低, 为了大量地使用这些工业废渣。 采用X射线单晶衍射仪、 同步热分析仪、 傅里叶红外光谱仪和电镜扫描分析方法, 研究了锂渣、 粉煤灰和钢渣替代细集料后砂浆的水化产物、 光谱特性、 微观形貌, 并探讨了砂浆抗折/抗压强度随替代率(0%, 30%, 50%, 70%和100%)增长的变化规律。 研究结果表明: 四种浆体的水化产物主要为CSH凝胶、 Ca(OH)2、 少量的AFt和未水化的颗粒(Al2O3, SiO2), 其中水泥-锂渣浆体、 水泥-粉煤灰浆体、 水泥-钢渣浆体中的未水化颗粒还含有一定的Li2O·Al2O3·SiO2, Ca1.56SiO3.5·xH2O和RO phas。 四种浆体以3 467, 3 438, 2 923, 2 348, 1 638, 1 429, 1 111, 1 000, 768, 696和462 cm-1为特征峰, 但其峰强有所不同, 其活性也不同, 参与二次水化反应的程度也不同, 因此, 水泥-钢渣浆体中Ca(OH)2的含量明显高于水泥-粉煤灰浆体和水泥-锂渣浆体的现象; 但不管是矿物掺合料替代水泥还是细集料, 都在浆体中发挥着火山灰活性和填充作用。 含三种100%矿物掺合料砂浆的抗折强度和抗压强度均高于纯水泥砂浆, 分别(锂渣、 粉煤灰和钢渣)约高37.77%/51.88%, 14.71%/11.70%, 91.95%/34.88%, 但其达到峰值的掺量不同。 因此, 采用矿物掺合料替代细集料是可行的, 能大幅度提高工业废渣在混凝土行业中的使用, 且能达到节能减排的效果。

采用X射线衍射法（XRD）和环境扫描电镜（SEM）分析方法, 研究了不同煅烧温度下煤矸石细集料的活性, 针对活性最高的700　℃高温煅烧煤矸石细集料砂浆的水化产物、 微观结构和强度进行了探讨, 并分析了砂浆强度随养护龄期（3, 7, 14, 28, 60和90　d）增长的变化规律。 试验研究表明: 煤矸石细集料随着煅烧温度的升高, 其活性逐步增加, 当煅烧温度达到700　℃左右时, 煤矸石细集料的活性达到最高, 当煅烧温度继续升高时, 活性呈下降趋势。 经过700　℃高温煅烧的煤矸石细集料具有明显的火山灰活性, 其活性组分SiO2和Al2O3能与水泥水化产物发生一定程度的二次水化反应, 通过对不同养护龄期的活性最高的700　℃高温煅烧煤矸石细集料砂浆XRD和SEM分析可知, 随着养护龄期的增长, 二次水化反应将更加充分, 而且水化产物的数量也逐步增多, 与早龄期的水泥砂浆相比, 生成物相更为稳定的水化产物填充在砂浆的微观孔隙中, 能够进一步改善砂浆的微观结构, 增强砂浆的界面性能, 使砂浆内部结构更加均匀, 煅烧的煤矸石细集料和水泥砂浆更趋为一个坚固连续的整体, 水泥硬化砂浆的后期强度有较大增幅, 活性最高的700　℃高温煅烧煤矸石细集料火山灰效应明显。

为了解决饲料和动物产品中沙丁胺醇残留现场快速检测的难题, 开发以分子印迹技术为基础的快速检测沙丁胺醇的新方法, 使用沙丁胺醇做为模板分子, 甲基丙烯酸(methacrylic acid, MA)作为功能单体, 以本体聚合法为基础合成常规SAL分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymer, MIPs）和非分子印迹聚合物（non imprinted polymer NIPs）。 在此基础上, 以胶体金粒子为引发核, 制备出新型的核壳型沙丁胺醇MIPs。 应用紫外吸收光谱(UV spectra)、 傅里叶红外光谱(IR spectra)和拉曼光谱（Raman spectru）、 扫描电镜（scanning electron microscopy, SEM）等技术手段获得两种印迹物及各种相关化合物的光谱图、 电镜图等表征图像。 由实验结果可知, SAL和MA上的羧基形成稳定又容易洗脱的1∶1型氢键配合物, 化学结合常数K=-0.245×106 L2·mol-2。 与MA的—COOH中氢原子形成氢键的可能结合位点是SALCO中的氧原子。 MIPs与MA中—OH的吸收峰比较可知, 前者明显红移; 证明SAL作为模板分子与MA之间发生特定结合。 未洗脱MIPs的CO的伸缩振动产生的吸收峰红移; 即能量损失明显, 可知MA中—COOH的氢原子如果要生成氢键, 可能的结合位点就是SAL分子内CO中的氧原子。 MIPs和NIPs中CC, CO, —OH等吸收明显的官能团峰型大致相同。 将MIPs洗脱掉作为模板分子的SAL后, 留下了含有特殊且确定结构官能团化学及空间构成均与SAL高度匹配的空穴, 可与待测液中的目标检测分子SAL发生特异性识别和专一结合作用。 而胶体金核壳型MIPs与常规MIPs相比, 除具有以上相同特点外, 其表面更加松散, 表面孔穴明显增多。 由此增加了吸附目标分子的有效面积, 具有更优良的吸附性能。 这两种印迹物的合成及光谱特征分析为建立基于分子印迹技术的快速检测SAL新方法奠定了理论和实践基础。

本文以聚苯乙烯纳米颗粒作为测量对象,分别采用最为常见的扫描电子显微镜法(SEM)和动态光散射法(DLS)测量其粒径.结果表明:电子显微镜法可观察颗粒形貌及结构,但测量误差偏大;动态光散射法可精确测量颗粒粒径及其分布状态.分析讨论了这两种测量方法的优缺点,对纳米颗粒测量具有重要的指导作用.

扫描电镜能直观观察样品的表面结构, 但其高分辨形貌成像图固有的噪声不利于图像分析。针对集成电路器件扫描电镜成像图的去噪声问题, 采用了通过滑动条方式自适应设置图像二值化阈值, 将数学形态学处理方法与图像二值化相结合, 实现了对图像噪声的自动去除处理; 同时还设计了通过手动勾勒图像中的多边形区域实现去除噪声的功能; 为使图像达到更好的效果, 系统还可允许针对自动去噪后的图像自行选择是否进行手动去噪, 并设计实现了风格直观简洁, 易于操作的交互式用户界面。对多幅集成电路器件扫描电镜成像图进行去噪声处理的结果和对去噪前后的图像进行无参考图像质量评价的数据表明, 该方法有效地改善了扫描电镜图的信噪比, 获得了突出前景等有用信息。