碳材料通常指含有碳元素并為主體的材料。相當(dāng)長的時間，人們熟悉并得到廣泛應(yīng)用的主要有石墨、活性炭、炭黑、碳纖維等。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)兩位科學(xué)家Andre Geim和Konstantin Novoselov利用膠帶從高定向熱解石墨中剝離出石墨烯，并因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。以此為標(biāo)志，學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界掀起一股又一股新型碳材料的開發(fā)浪潮，對包括碳納米管、富勒烯、硅碳負(fù)極、納米金剛石等一眾碳材料的深入研究延續(xù)至今……

電子顯微技術(shù)是材料表征的重要技術(shù)手段之一，其中掃描電子顯微鏡（簡稱SEM）由于具有分辨率高、應(yīng)用范圍廣、樣品制備簡單、圖像景深大等優(yōu)點(diǎn)，因而在碳材料表征中發(fā)揮著越來越重要的作用。以下是一組來自飛納電鏡拍攝的典型新型碳材料電鏡圖。

碳納米管（未噴金）

“噴金”是在樣品中表面濺射一個額外的導(dǎo)電薄層材料，如金、銀、鉑或鉻等使其具有優(yōu)良的高導(dǎo)電性，在掃描電鏡成像時，濺射材料可以增加信噪比，從而獲得更好的成像質(zhì)量。但是，噴金后表面不再是原始材料，元素的襯度信息會發(fā)生丟失。在某些極端情況下，它可能會導(dǎo)致表面形貌失真或呈現(xiàn)樣品的虛假成分信息。飛納電鏡測量不導(dǎo)電樣品不需要噴金，這也是一大優(yōu)勢所在。

氧化石墨烯

石墨烯氧化后產(chǎn)物稱為氧化石墨烯，與石墨烯相比，氧化石墨烯的元素組成并不固定。研究者認(rèn)為氧化石墨烯存在羥基（-OH）、環(huán)氧基[-C（O）C-]、羰基（-C＝O）、羧基（-COOH）、酯基（-COO-）等含氧官能團(tuán)。含氧官能團(tuán)的存在一方面使氧化石墨烯的部分物理性能低于石墨烯，但另一方面也賦予其良好的分散性和反應(yīng)活性。

鋰電負(fù)極（石墨材料）

如今在全球范圍熱度最高的，新能源產(chǎn)業(yè)說第二，大概無人敢說第一。天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、硅碳等負(fù)極相關(guān)材料的技術(shù)開發(fā)也在不斷進(jìn)行，包括提升循環(huán)效率、容量以及溫度抗性的改造升級不斷深入，“科技是第一生產(chǎn)力”這句話在這里得到充分體現(xiàn)。

金剛石

金剛石以硬度聞名，廣泛應(yīng)用在包括半導(dǎo)體的超精密切割、研磨、拋光上。近年來，金剛石還因其在聲、光、電、磁、熱等方向的特殊性能而用于貴重醫(yī)藥載體、平板場發(fā)射極涂層材料等新興領(lǐng)域。金剛石微粉有較大的表面官能團(tuán)，粒度的細(xì)化可使顆粒本身的缺陷也有所減少，強(qiáng)度增大，隨之還有晶體結(jié)構(gòu)和表面物理化學(xué)性質(zhì)等因素的變化。相關(guān)研究有待深化。

碳纖維及纖維統(tǒng)計分析測量系統(tǒng)

除了形貌表征，材料表征往往還需要提供成分信息，而掃描電鏡搭配X射線能譜儀，就可以輕松分析樣品微區(qū)的化學(xué)成分信息。此外，對于碳纖維材料，可以采用掃描電鏡的纖維統(tǒng)計分析測量系統(tǒng)，自動統(tǒng)計纖維直徑分布。

小結(jié)

臺式掃描電鏡彌補(bǔ)了傳統(tǒng)落地式掃描電鏡占地面積大，操作復(fù)雜，后期維護(hù)費(fèi)用昂貴等缺點(diǎn)，憑借體積小巧，操作簡便，后期維護(hù)成本低的優(yōu)勢備受矚目。7月13日至15日于山西太原舉辦的“2022年中國先進(jìn)碳材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展（太原）論壇”上，粉體圈將邀請飛納電鏡應(yīng)用工程師李淑波為分享題為《臺式掃描電鏡在新型碳材料研發(fā)和生產(chǎn)中的應(yīng)用》的報告。在報告中，李工將簡述和討論目前臺式掃描電鏡在新型碳材料研發(fā)和生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并通過實際工作中遇到的典型案例來幫助大家更好更快地分析碳材料。

關(guān)于報告人

飛納電鏡應(yīng)用工程師 李淑波

作為飛納臺式電鏡高級應(yīng)用工程師，李淑波擁有十余年場發(fā)射、臺式掃描電鏡及鎢燈絲電鏡經(jīng)驗，對掃描電鏡原理及構(gòu)造理解透徹，并對各種復(fù)雜的掃描電鏡樣品制樣及電鏡拍照有獨(dú)到見解。

關(guān)于飛納電鏡（展位號：B11）

復(fù)納科學(xué)儀器（上海）有限公司成立于2012年，在專注于飛納電鏡業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，為高校、研究所、企業(yè)和政府客戶提供智能、高效、可靠的實驗室科學(xué)儀器及解決方案。聚焦臺式電鏡，致力電鏡普及，無論是產(chǎn)品技術(shù)，還是市場份額，飛納電鏡一直是臺式電鏡的領(lǐng)跑者，在中國已有 1000+用戶。

編輯：太原碳材料會議會務(wù)組

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