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相似美-材料微观世界与自然界比较 精选

已有 17511 次阅读 2011-11-4 12:08 |系统分类:图片百科| 自然界, 材料, 相似性, 位错, 微观世界

 
 
 
 
 
                                  相似美-材料微观世界与自然界比较
 
                                  曾荣昌
 
几年来,我一直试图从材料的微观世界中寻找一些美丽的图片，给新生介绍材料科学与工程专业的美妙之处，提高学生对材料科学的兴趣和热爱。每年作专业介绍时，PPT题目取名为《材料之美》。  
 
 
美国材料研究学会每次年会都会进行图片比赛。实际上，这对材料研究人员来说，很有意义。大家发现微观世界与宏观世界具有异曲同工之妙。
 
图片就是语音，一种自然的语音，是世界语，不需要任何翻译。一张图片胜过一大堆文字。
 
从事材料科学的人增加一些艺术如摄影、绘画、美术修养，对于提高科研水平是有帮助的。期刊影响因子越高，图片质量越精美。读者会被美图深深吸引。自己发表一些高水平论文，往往会在物理模型的描绘上下一些功夫。图片的主题、结构、色彩是很关键的要素。所以，我审稿时，往往先看图片。从图片的质量可以看出作者的研究水平。
 
我在给学生上课时，力图介绍一些摄影艺术知识。尽管自己这方面不是很专业，但也有所体会。在第3、4节课前展示一些摄影图片，可以提振学生的精神。另外，在备课时，课件上也会许多自己拍摄和收集的与材料科学专业相关的照片。下面图片有些是我在给学生讲授《材料科学基础》有关材料的塑形变形与再结晶理论时用过的一些照片。我曾发表过一篇教学研究论文《摄影图片在材料科学与工程专业教学中的应用》（重庆科技学院学报（社会科学版） 2010 年第14 期），学生反应还不错。
 
昨天材料化学系教研活动时，我给老师和学生们介绍了这些图片，大家反应热烈。希望发到网上让大家分享。 第2张图2010年曾参加科学网摄影大赛，组织者曾打电话邀请去参加颁奖典礼，因有事没有去北京。
 
附图中有些图片没有说明来源的均来自网络，且做过一些修饰。
 
 
 
本文中涉及的材料科学几个基本概念： 
 
   位错（dislocation）：在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。
 
孪晶(twinning)：指两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面（即特定取向关系）构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为"孪晶"，此公共晶面就称孪晶面。
 
   珠光体（pearlite）是奥氏体(奥氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙固溶体)发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。得名自其珍珠般（pearl-like）的光泽。其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，也称片状珠光体。  
 
 
金属间化合物（intermetallic compound）：金属与金属或与类金属元素之间形成的化合物。 一般位于相图中间，所以有时也称为中间相或第二相。
 
 
   
 

红瓦

左图为Mg-Al-Zn合金第二相，图片由金属所唐伟提供。右边为本人照片，系山东科技大学家属区屋顶。

阡陌孪晶-希望的田野  

左图为Mg-Li合金挤压后拉伸产生二次孪晶，由我的学生王猛提供。

孪晶瀑布  

左图为Mg-Li合金挤压后时效处理产生孪晶片TEM图，由同学李志成教授（金属所博士）提供。

峰峦起伏  

左图为挤压镁合金AM60拉伸后断口形貌，由本人提供。韧窝（dimple）越多表示材料的塑性、韧性越好，此为韧性断裂。

珍珠链  

左图为挤压镁合金AZ80的金属间化合物或第二相Mg17A12，由本人提供。此为扫描电镜二次背散射电子相。

稻田  

左图为挤压镁合金AM60的显微组织，由本人提供。

菊花飘香

左图为镁合金表面磷酸盐转化膜SEM图，由我的学生兰自栋提供。

岩石  

左图为氢脆断口扫描照片，来自于网络。右边图片为本人提供，为山东科技大学校内笔架山岩石。

早春  

左图为珠光体显微照片，白色为基体铁素体，蓝色为渗碳体。此两张图片来自网络。

蒲公英  

左图为纳米碳管， 来自金属所科普网-神奇美丽的材料世界

由蒲公英似乎想到了电影《阿凡达》唯美的镜头。 我的小孩特别喜欢它，散步时，拾取一根蒲公英，轻轻一吹，种子随风缓缓飘落，心情无比快乐！

 

干裂  

左图为镁合金AZ31经NaOH溶液处理后表面形貌，由学生兰自栋提供。化学转化膜从溶液中拿出来放置一段时间就会出现这类形貌。

蜂巢  

左图为Al合金阳极氧化膜形貌，来自金属所科普网-神奇美丽的材料世界。轻金属阳极氧化膜多有类似形貌。

郁金香

左图为挤压镁合金（含Nd）显微组织，由同学唐伟（金属所博士）提供。此类组织在镁合金中很难观察到。当我看到时，甚为惊奇，保留此照片7-8年了。

梯田
  左图为位错绕过第二相粒子-奥罗万（Orowan）机制 （蔡珣，材料科学基础-上海交通大学出版社）。
 

小草

左图为Mg-Li合金挤压变形后位错线终止于晶界TEM图，李志成教授提供。  

 
 
 钢铁指纹
左图为钢中珠光体组织，有网友说更像指纹。 
 
 

地球  

左图为失败的氧化铝片上的钛酸钡薄膜照片，由网友苏力宏提供。中间为原始图片，由我的女儿（小学6年级）PS过。



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IP: 123.150.146.*   | 赞 赞 +1 [33]王猛   2017-3-21 16:55
曾老师有心了，挺有意思，还看到了我提供的素材。
IP: 123.138.79.*   | 赞 赞 +1 [32]苏力宏   2013-6-14 22:51
不错, 材料的微观世界永远都让人惊艳的感觉.
回复  ： 了解微观世界的美丽，也就有了更强的学习和研究兴趣。
2013-6-15 06:331 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 114.62.0.*   | 赞 赞 +1 [31]beninchen   2013-6-14 15:54
太美了，有博主这么用心的老师，可以增加学生们学习材料学的兴趣了，赞一个！
回复  ： 谢谢！
2013-11-6 20:561 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 202.206.97.*   | 赞 赞 +1 [30]袁园   2013-6-14 11:14
greatly amazing!
IP: 219.143.205.*   | 赞 赞 +1 [29]赵伟   2013-6-14 10:21
曾老师把材料的微观结构和科大的宏观结构联系在一起了哈
回复  ： 欢迎小赵。
2013-11-6 20:581 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 222.219.184.*   | 赞 赞 +1 [28]fansg   2012-6-3 14:15
Simply wonderful!
回复  ： Thanks！
2012-6-3 14:161 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 175.159.76.*   | 赞 赞 +1 [27]吴国松   2011-11-22 13:20
曾老师，真的很不错！
回复  ： 国松，近好？
2012-6-3 14:181 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 220.114.24.*   | 赞 赞 +1 [26]peach2011   2011-11-8 20:30
确实挺好！扫描电镜（形貌）照片与地球遥感（地貌）照片比较一下也挺有趣！
IP: 222.66.175.*   | 赞 赞 +1 [25]沈海军   2011-11-6 08:59
妙！纳米艺术网转载，可否？
回复  ： 谢谢欣赏，不同意转载。
2011-11-6 10:421 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 59.66.122.*   | 赞 赞 +1 [24]吴霆   2011-11-5 14:23
推荐，收藏，好文，好图
回复  ：   
2011-11-5 15:371 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 116.1.3.*   | 赞 赞 +1 [23]吉宗威   2011-11-5 11:49
去年的时候，我们学院和艺术系，搞一个以微观图片展览，美呀！@#￥
回复  ：   
2011-11-5 12:061 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 99.255.71.*   | 赞 赞 +1 [22]王安邦   2011-11-5 09:04
美哉，微观世界
回复  ：   
2011-11-5 10:541 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 202.98.17.*   | 赞 赞 +1 [21]zsma   2011-11-5 08:37
太好了，多谢版主！！！
回复  ： 谢谢欣赏！
2011-11-5 10:541 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 219.82.138.*   | 赞 赞 +1 [20]陈湘明   2011-11-5 07:55
从分形的视角看，的确很接近。
回复  ： 是的。
2011-11-5 10:551 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 61.150.43.*   | 赞 赞 +1 [19]苏力宏   2011-11-4 23:49
材料的对称和不对称都很美,我也经常感叹实验中的材料之美,曾有一幅学生实验失败的样品照片,如同月球表面.自然之美隐藏在不经意间.
回复  ： 可拿出来分享。
2011-11-5 07:121 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 110.217.235.*   | 赞 赞 +1 [18]王宁   2011-11-4 23:02
太美了！微观世界原来蕴藏着这么多神奇！谢谢楼主……
回复  ： 谢谢欣赏。
2011-11-5 07:111 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 60.164.127.*   | 赞 赞 +1 [17]曹成   2011-11-4 21:16
收藏了
回复  ：   
2011-11-4 21:511 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 175.161.160.*   | 赞 赞 +1 [16]徐坚   2011-11-4 21:09
推荐之！
回复  ： 感谢徐老师推荐。
2011-11-4 21:521 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 159.226.35.*   | 赞 赞 +1 [15]陈震   2011-11-4 20:10
其实做SEM和TEM都能看到很多很漂亮的微观图片的
回复  ： 是的，关键是要有心。
2011-11-4 20:161 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 115.156.249.*   | 赞 赞 +1 [14]黄思罗   2011-11-4 17:13
漂亮，建议把梯田换成桨过萍塘，早春换成指纹，峰峦起伏换成溶洞
回复  ： 谢谢你的建议。不过，我还是认为我的较为合适。
2011-11-4 17:171 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
回复  ： 我另找一张图片接近指纹，补充放在最后。
2011-11-4 20:492 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 123.125.0.*   | 赞 赞 +1 [13]zzjtcm   2011-11-4 17:07
太漂亮了
回复  ：   
2011-11-4 17:171 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 121.8.171.*   | 赞 赞 +1 [12]关燕清   2011-11-4 17:05
尤爱田野、稻田、早春和小草。奇异的材料世界，总令我折服。 也钦佩曾老师的审美。
回复  ： 共赏！谢谢！
2011-11-4 17:181 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 218.75.242.*   | 赞 赞 +1 [11]tianyucui   2011-11-4 17:03
   耶稣是我们的唯一中保
amen
回复  ：   
2011-11-4 17:181 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 155.69.2.*   | 赞 赞 +1 [10]孙长庆   2011-11-4 16:33
well done!
A better replacement of the 氢脆断口扫描照片is recomended of Fig 14, pp218 at:
http://www.ntu.edu.sg/home/ecqsun/rtf/jpms-02.pdf
best wishes!
回复  ： You have a wonderful work.
I would like to publish a review paper in this journal if I have free time in the future.
I hope to use the photo as I find a siimilar photo.
2011-11-4 17:141 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 58.49.238.*   | 赞 赞 +1 [9]bridgeneer   2011-11-4 16:19
难怪有人说做材料就像选美，太漂亮了！
回复  ： 您对材料科学家的评价很高。的确如此。
2011-11-4 17:061 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 122.205.5.*   | 赞 赞 +1 [8]张启峰   2011-11-4 16:13
漂亮！
回复  ： 谢谢！
2011-11-4 17:051 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 221.12.175.*   | 赞 赞 +1 [7]董文勇   2011-11-4 15:58
很棒。
回复  ：   
2011-11-4 17:181 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 202.118.21.*   | 赞 赞 +1 [6]runnel   2011-11-4 15:01
景象确实很美.
回复  ： 谢谢！
2011-11-4 15:341 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 219.143.205.*   | 赞 赞 +1 [5]梁建华   2011-11-4 14:57
一个是微观一个宇宙，总是吸引人们的审美关注
回复  ：   
2011-11-4 15:341 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 61.174.211.*   | 赞 赞 +1 [4]szhuyong1983   2011-11-4 14:55
真漂亮。。
回复  ： 谢谢欣赏！
2011-11-4 14:561 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 60.177.24.*   | 赞 赞 +1 [3]proedus   2011-11-4 14:54
欣赏，才是学习的动力。
回复  ： 的确。
2011-11-4 14:551 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 119.166.252.*   | 赞 赞 +1 [2]吕洪波   2011-11-4 14:40
曾老师走进微观世界了！
回复  ： 从大学开始就在微观世界中神游！
2011-11-4 14:511 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |
IP: 58.198.79.*   | 赞 赞 +1 [1]孙国成   2011-11-4 13:51
很不错呀
回复  ： 谢谢欣赏！
2011-11-4 14:331 楼（回复楼主） 赞 赞 +1 |

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