Характеристика, когда используется в материаловедении, относится к широкому и общему процессу, с помощью которого исследуются и измеряются структура и свойства материала. Это фундаментальный процесс в области материаловедения, без которого невозможно установить научное понимание конструкционных материалов. Область применения термина часто различается; некоторые определения ограничивают использование термина методами, которые изучают микроскопическую структуру и свойства материалов, в то время как другие используют термин для обозначения любого процесса анализа материалов, включая макроскопические методы, такие как механические испытания, термический анализ и расчет плотности. Масштаб структур, наблюдаемых при характеризации материалов, варьируется от ангстремов, например, при визуализации отдельных атомов и химических связей, до сантиметров, например, при визуализации крупнозернистых структур в металлах.
Хотя многие методы характеризации практиковались на протяжении столетий, например, базовая оптическая микроскопия, постоянно появляются новые методы и методики. В частности, появление электронного микроскопа и вторичной ионной масс-спектрометрии в 20 веке произвело революцию в этой области, позволив получать изображения и анализировать структуры и составы в гораздо меньших масштабах, чем это было возможно ранее, что привело к огромному повышению уровня понимания того, почему разные материалы демонстрируют разные свойства и поведение. Совсем недавно атомно-силовая микроскопия еще больше увеличила максимально возможное разрешение для анализа определенных образцов за последние 30 лет.
Микроскопия
Микроскопия — это категория методов характеризации, которые исследуют и картируют поверхностную и подповерхностную структуру материала. Эти методы могут использовать фотоны, электроны, ионы или физические зонды кантилевера для сбора данных о структуре образца в диапазоне длинных шкал. Некоторые распространенные примеры методов микроскопии включают:
Спектроскопия
Спектроскопия — это категория методов характеризации, которые используют ряд принципов для выявления химического состава, изменения состава, кристаллической структуры и фотоэлектрических свойств материалов. Некоторые общие примеры методов спектроскопии включают:
Оптическое излучение
Рентгеновский
Масс-спектрометрии
Ядерная спектроскопия
Другой
Макроскопическое тестирование
Для характеристики различных макроскопических свойств материалов используется огромный спектр методов, в том числе: