日前，這一難題被西安交通大學單智偉教授及其課題組成員成功攻關。此項成果6月29日在線發表在世界著名期刊《自然-材料》上。單智偉教授團隊采用原位、動態的先進技術手段，在納米尺度揭示了穩定的鋁制品在含氫環境下界面失效的反應機理。

　　(原文鏈接http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4336.html)

　　這項科研成果主要依賴的科研工具是日立的原位環境透射電鏡H-9500，原位環境透射電子顯微鏡是研究不同外界環境對材料影響的相關研究人員不可或缺的實驗儀器。日立對原位環境電鏡的設計和應用一直處于全球領先水平，原位環境透射電鏡設計有H-9500和HF3300兩個型號。目前，國內配備有日立H-9500的單位有浙江大學電子顯微鏡中心、西安交通大學微納尺度材料行為研究中心。區別于市場上其他原位環境電鏡，H-9500和HF3300除可以使用特定的原位樣品桿(如加熱樣品桿、通氣樣品桿等)對納米材料進行原位觀測和分析，H-9500和HF3300還可以在電子槍仍保持較高真空度的情況下，在鏡筒內通入無腐蝕性的氣體，在更接近常壓的氣氛環境中對材料進行各種性能測試，實驗重現性較好，因此研究結果更為準確可靠。

那么，西安交大單智偉教授團隊是如何攻破這一難關的呢？生活中常見的鋁制品通常穩定耐用，因為它的表面會自然形成一層致密而堅硬的氧化鋁保護膜，俗稱“剛玉”。但在含氫環境中，鋁制品常常會在表面鼓出氣泡，最終導致氧化膜保護層脫落，乃至材料失效。這一現象，被稱為“氫鼓泡”。

　　單智偉教授團隊發現，原來，對于“纖瘦”的氫原子而言，剛玉中的原子間隙如此之大，以至于它們可以在其中來去自如。氫原子的隨性“游走”會破壞金屬鋁和剛玉之間“手拉手”的緊密聯系，從而使一部分鋁原子“重獲自由”。這些鋁原子也會在氧化物和金屬鋁的界面上自由運動，并在金屬鋁的一側形成很多微小的坑。隨著坑的不斷長大，氫原子擁有足夠的空間重新結合形成氫分子并對氧化膜產生壓力。當坑的直徑大到某一臨界尺寸時，氧化膜就會被撐得發生塑性變形，并向外鼓出形成氣泡。而氣泡密度足夠大時，氧化膜保護層便會脫落，最終導致材料失效。

　　這個重要發現意義非凡。傳統的表面鼓泡理論只能解釋氣泡的生長，對于氣泡的形核則缺乏理論及實驗證據，西安交大單智偉教授團隊的這一研究發現填補了氫致界面失效現象起源的實驗和理論空白。該研究成果有助于人們找到防止氫致界面失效的方法，提高材料在含氫環境中的服役壽命，在石化、海洋、核、航空航天及半導體等工業領域有著重要的指導意義。

　　祝賀西安交大單智偉教授團隊取得如何傲人的科研成就，也希望日立電鏡能夠一如既往地為廣大科研工作者提供科學的解決方案，在科學道路上貢獻一份力量。

公司簡介： 

　　天美（控股）有限公司（“天美（控股）”）從事表面科學、分析儀器、生命科學設備及實驗室儀器的設計、開發和制造及分銷；為科研、教育、檢測及生產提供完整可靠的解決方案。繼2004年於新加坡SGX主板上市后，2011年12月21日天美（控股）又在香港聯交所主板上市（香港股票代碼1298），成為中國分析儀器行業第一家在國際主要市場主板上市的公司。近年來天美（控股）積極拓展國際市場，先后在新加坡、印度、澳門、印尼、泰國、越南、美國、英國、法國、德國、瑞士等多個國家設立分支機構。公司亦先后收購了法國Froilabo公司、瑞士Precisa公司、美國IXRF公司、英國Edinburgh Instruments公司等多家海外知名生產企業和布魯克公司Scion氣相和氣質產品生產線，加強了公司產品的多樣化。