การวิเคราะห์คุณสมบัติ (วิทยาศาสตร์วัสดุ)

Q: สเปกโทรสโกปี

สเปกโทรสโกปี เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะประเภทหนึ่ง ซึ่งใช้หลักการต่างๆ เพื่อเปิดเผยองค์ประกอบทางเคมี การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ โครงสร้างผลึก และคุณสมบัติทางแสงและไฟฟ้าของวัสดุ ตัวอย่างทั่วไปของเทคนิคสเปกโทรสโกปี ได้แก่:

Q: รังสีแสง

สเปกโทรสโกปีอัลตราไวโอเลต-วิสิเบิล (UV-vis) สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์ม (FTIR) เทอร์โมลูมิเนสเซนซ์ (TL) การเรืองแสง (Photoluminescence, PL)

A micrograph of bronze revealing a cast dendritic structure — เทคนิคการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแสดงให้เห็น โครงสร้างจุลภาคแบบ เดนไดร ต์ ระดับไมครอนของโลหะผสมบรอนซ์

การกำหนดลักษณะเฉพาะในวิทยาศาสตร์วัสดุเป็นกระบวนการที่กว้างขวางและทั่วไปซึ่งโครงสร้างและคุณสมบัติของวัสดุจะถูกตรวจสอบและวัด เป็นกระบวนการพื้นฐานในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุ ซึ่งหากปราศจากกระบวนการนี้แล้ว ความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับวัสดุทางวิศวกรรมจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}ขอบเขตของคำนี้มักแตกต่างกันไป บางคำจำกัดความจำกัดการใช้คำนี้ไว้เฉพาะเทคนิคที่ศึกษาโครงสร้างและคุณสมบัติระดับจุลภาคของวัสดุ^{[ 2 ]}ในขณะที่บางคำจำกัดความใช้คำนี้เพื่ออ้างถึงกระบวนการวิเคราะห์วัสดุใดๆ รวมถึงเทคนิคระดับมหภาค เช่น การทดสอบทางกล การวิเคราะห์ทางความร้อน และการคำนวณความหนาแน่น^{[ 3 ]}ขนาดของโครงสร้างที่สังเกตได้ในการกำหนดลักษณะเฉพาะของวัสดุมีตั้งแต่ระดับอังสตรอมเช่น ในการสร้างภาพอะตอมแต่ละตัวและพันธะเคมี ไปจนถึงระดับเซนติเมตร เช่น ในการสร้างภาพโครงสร้างเม็ดหยาบในโลหะ

แม้ว่าเทคนิคการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะหลายอย่างจะถูกนำมาใช้มานานหลายศตวรรษแล้ว เช่น กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงพื้นฐาน แต่เทคนิคและวิธีการใหม่ๆ ก็เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเกิดขึ้นของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและสเปกโทรเมตรีมวลไอออนรองในศตวรรษที่ 20 ได้ปฏิวัติวงการนี้ ทำให้สามารถถ่ายภาพและวิเคราะห์โครงสร้างและองค์ประกอบในระดับที่เล็กกว่าที่เคยเป็นไปได้มาก ส่งผลให้ความเข้าใจเกี่ยวกับสาเหตุที่วัสดุต่าง ๆ แสดงคุณสมบัติและพฤติกรรมที่แตกต่างกันเพิ่มขึ้นอย่างมาก^{[ 4 ]}เมื่อไม่นานมานี้กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมได้เพิ่มความละเอียดสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างบางชนิดในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา^{[ 5 ]}

กล้องจุลทรรศน์

กล้องจุลทรรศน์ เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะประเภทหนึ่งที่ ใช้ตรวจสอบและสร้างแผนที่โครงสร้างพื้นผิวและใต้พื้นผิวของวัสดุ เทคนิคเหล่านี้สามารถใช้โฟตอนอิเล็กตรอนไอออนหรือหัววัดแบบคานยื่นเพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของตัวอย่างในระดับความยาวต่างๆ ตัวอย่างทั่วไปของเทคนิคกล้องจุลทรรศน์ ได้แก่:

สเปกโทรสโกปี

สเปกโทรสโกปีเป็นเทคนิคการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะประเภทหนึ่ง ซึ่งใช้หลักการต่างๆ เพื่อเปิดเผยองค์ประกอบทางเคมี การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ โครงสร้างผลึก และคุณสมบัติทางแสงและไฟฟ้าของวัสดุ ตัวอย่างทั่วไปของเทคนิคสเปกโทรสโกปี ได้แก่: