通过平面宽束离子铣削进行一步制备，以实现微孔微观结构的量化，并与截面抛光方法进行比较

《Materials Characterization》：One-step preparation by planar broad beam ion milling for quantification of microporous microstructures and comparison to cross-section polishing

微孔材料快速表征新方法：平面离子磨削替代传统切片抛光，孔隙尺寸与形态与机械抛光、离子切割法等效，耗时40分钟，优于振动抛光的300分钟，且无需复杂样品制备，兼具高效与低成本优势。

　　

奥利弗·福勒（Oliver Fowler）|约书亚·沃埃尔（Joshua Voell）|马克·阿特沃特（Mark Atwater）

机械工程专业，自由大学（Liberty University），地址：1971 University Blvd, Lynchburg, VA, 美国

摘要

随着具有微米级和纳米级孔隙结构的功能性材料受到越来越多的关注，快速表征这些孔隙特性的能力变得愈发重要。然而，这类微小孔隙的挑战在于，在样品制备过程中使用机械抛光方法可能会破坏重要的微观结构特征。其他替代方法（如聚焦离子截面铣削或宽束离子截面铣削）相对成本较高且耗时较长。本文提出了一种新的孔隙量化方法：通过平面宽束离子铣削对材料表面进行处理，无需进行任何额外的预处理。这种方法省去了机械抛光所需的切片和安装步骤，同时降低了成本和劳动强度，并且能够分析更大的样品区域。实验中使用了通过氧化还原反应制备的微孔铜材料来验证该方法的准确性。宽束离子截面铣削被用作对照组，并与平面铣削和振动抛光方法进行了对比。研究发现，在整个抛光过程中，三种方法所得到的孔隙尺寸和形态几乎相同。在实验条件下，平面离子铣削方法大约在40分钟内即可获得稳定的孔隙尺寸，而振动抛光则需要约300分钟。此外，平面铣削和宽束离子截面铣削得到的晶体学结果与振动抛光相当；不过由于振动抛光信号质量较低，其测量结果略显偏低。因此，平面铣削作为一种非破坏性技术，有潜力显著减少多孔材料微观结构分析前的准备时间和工作量。