材料之美
——微觀世界的視覺盛宴

撰文 天津大學材料科學與工程學院

我們常感嘆于山川河流之美，殊不知材料的微觀世界同樣豐富多彩，美得動人心魄。在2022 年5 月天津大學啟動的微觀攝影大賽中，科研學子透過電鏡探索微觀世界的科學奧秘，展現了材料的自然之美，凸顯了科研學子的使命和對生活的熱愛。

作品名稱：疲勞裂紋

作者姓名：蘇沫林

作品介紹：作品展示了高質量的電子背散射衍射表征結果，通過它可以清楚地觀察到裂紋周邊晶粒的取向變化及特點。裂縫周圍區域變形及應力的存在，對樣品的前期制備提出了較高的要求，這體現了作品的技術性。在研究中，科研人員會不可避免地遇到外界帶來的壓力。作者希望科研人員如同金屬材料一樣，具有馬氏體（一種硬而脆的組織）的強度、奧氏體（鋼鐵的一種層片狀的顯微組織）的塑韌性，刻苦鉆研。

作品名稱：生命的奧秘

作者姓名：李學平

作品介紹：作品展示了在間充質干細胞/巨噬細胞的混合細胞培養中，納米材料選擇性地被間充質干細胞攝取的畫面。其中，紅色部分是納米材料，藍色部分是細胞核，綠色部分是肌動蛋白。圖片細節布局到位，內容飽滿，展現了藝術性與科學性共存之美。

作品名稱：胭脂海棠鬧春濃

作者姓名：眭思密

作品介紹：“海棠不惜胭脂色，獨立蒙蒙細雨中”，作品為溶劑熱法制備的二硫化鉬—碳納米管復合薄膜。花狀的二硫化鉬附著于碳納米管外壁，單壁碳納米管管束交織形成網絡，層層網絡重疊形成薄膜。圖片中好似有一朵盛開在兩個枝杈間的海棠花。

作品名稱：七彩

作者姓名：王禹軒、董智

作品介紹：本樣品是經過1300℃高溫快速灼燒1 分鐘后的純鉬。作品描繪了一幅彩虹色寶石原石的照片，多彩活潑，妙趣橫生！

作品名稱：原子編織世界

作者姓名：牛士玉、吳函

作品介紹：作品為高熵金屬氧化物（含有五種等摩爾或近等摩爾比的金屬陽離子）沿著特定的電子束入射角度排列的原子結構圖。圖片清楚地展示出了原子的規則排布。對不同排列的原子柱進行渲染后，圖片呈現清晰的紋理，如谷粒編織的谷穗，又如絲線編織的布料，令人不禁感嘆：原來，大千世界歸根到底是由一個個原子編織而來！

作品名稱：七彩糖果

作者姓名：金麗果

作品介紹：作品展示的是紅細胞樣品。生物紅細胞樣品經過固定脫水處理，細胞的凹陷在掃描電鏡下很好地呈現出來，細節明顯，經過色彩絢麗的染色處理，帶給人美的沖擊。

作品名稱：千里江山圖

作者姓名：馮意

作品介紹：作品為經過強力的擠壓變形制備的用于電催化產氫的一體化鐵電極材料，得到的紋理如《千里江山圖》的層巒疊嶂，背景圖像如一池春水，同時飛鳥浮空掠映，水中似有似無倒映著山巒。

作品名稱：網格的力量

作者姓名：朱偉

作品介紹：作品為鋰離子電池錳酸鋰正極材料的原子結構圖，使用球差校正掃描透射電鏡拍攝。織就一張網，布局萬千格。

注：316L 為材料的牌號， CuCrZr 為鉻鋯銅（一種金屬材料）的化學式。

作品名稱：暗流涌動

作者姓名：胡章平

作品介紹：作品為增材制造316L/CuCrZr功能梯度材料。作為面向等離子體的組件，該材料可用作國際熱核聚變實驗堆的第一壁材料（即對等離子體材料）。作者通過優化離子拋光參數和測試參數，成功獲得了具有晶粒尺寸梯度結構的316L/CuCrZr 的高質量電子背散射衍射圖片。

作品名稱：忍冬

作者姓名：劉何子祺

作品介紹：本樣品為忍冬花蕊，為盡量保持原貌未做噴金或噴碳處理，僅通過調節電鏡參數獲得清晰的圖像。忍冬耐干旱、耐嚴寒、耐水澇，莖蔓落地即可生根。作品寓意自強不息、堅韌不拔。

作品名稱：花生

作者姓名：閆思煒、白易明

作品介紹：作品為用于電催化水分解產氫的合金催化劑，精細調控之后得到界限清晰的花生結構，并通過置換反應得到空腔結構。花生剝開后，只見花生米寶寶“穿”著一件“粉紅”的“睡衣”，躺在半圓的殼里“睡覺”呢！

注：疲勞裂紋是指零件長期反復受力而在表面出現的裂紋

作品名稱：新海岸

作者姓名：劉雪

作品介紹：作品為X65（材料的牌號）焊接接頭腐蝕疲勞主裂紋擴展路徑形貌。作品中，遠航的帆船沖破層層風浪，終于到達彼岸；新大陸之上，奇峰羅列，怪石嶙峋，透露著未知的神秘與艱險！

作品名稱：希望

作者姓名：孟凡威

作品介紹：作品為高熵陶瓷經高溫鈣鎂鋁硅酸鹽腐蝕后的截面形貌背散射電子圖像。制備過程為：將樣品進行鑲樣，然后磨平、拋光，再浸泡在丙酮溶液中脫去固態樹脂，獲得光滑平整的截面。

作品名稱：荷

作者姓名：紀康康、吳林迪

作品介紹：作品為光學顯微鏡拍攝的球墨鑄鐵（石墨以球狀形式存在的鑄鐵材料）。由于石墨球有各向異性，在光學顯微鏡下呈現出放射狀的花紋，球墨鑄鐵中的一個個球狀石墨宛如夏天池塘中寧靜的荷。此圖正如詩人盧照鄰所描述的一般：一個個大小形狀不一的荷在水中鋪展開來，荷葉間魚兒嬉戲，荷香四溢，充滿意境。

作品名稱：春日小熊

作者姓名：張景超、羅佳薇

作品介紹：樣品為鋰離子電池中的磷酸鐵鋰正極材料。采用特殊方法制備的幾十納米大小的形似“小熊”的顆粒，有可能為探究磷酸鐵鋰尺寸大小對鋰離子傳輸動力學的影響提供材料與思路。在繁忙的科研生活中，突然出現的“小熊”為科研生活增加了一抹輕松的色彩。

作品名稱：鳳舞九天

作者姓名：李美志、劉沁哲

作品介紹：作品為聚丙烯的球晶結構，晶體的外輪廓勾勒出一只浴火而飛的鳳凰，栩栩如生。紛繁的色彩變幻勾勒出鳳舞九天的形象，傲然于天地之間，睥睨寰宇的氣勢噴薄而出。多彩的紋路好似上天的恩賜，炯炯有神的雙眸猶如火焰噴吐，翻飛的羽毛張揚著生命的力量。

此次大賽由天津大學材料科學與工程學院主辦，材料科學與工程國家級實驗教學示范中心承辦，面向全校學生征集作品，并分別開設研究生賽道和本科生賽道。學子們制備材料、加工處理后，利用電鏡等科研設備拍攝出倍數放大的原始微觀圖片，在保持原圖樣貌的基礎上，運用圖片處理技術增加作品藝術性，使其更具美感和視覺張力。

透過顯微鏡，微觀材料猶如一幅幅瑰麗的畫作，呈現出不一樣的科學之美。在這些精美神妙的作品背后，更有測試者一次次制樣的嘗試以及操作員不厭其煩地對樣品選區和調整儀器參數。

《胭脂海棠鬧春濃》的作者眭思密表示：“此次大賽引導我們在黑白單調的照片里，實現客觀的科學事實與主觀的個人審美之間的碰撞。比如《胭脂海棠鬧春濃》的拍攝，在幾十萬的放大倍數下，從‘拍下來’到‘拍準確’，再到‘拍好看’，整個過程操作要求很高。我記得在拍到這張照片時，腦海中自然地就浮現出海棠花的形貌，給人一股蓬勃朝氣，把長時間拍攝帶來的疲勞瞬間釋放。這是一種探索科學與發現藝術的綜合體驗，既激發了我們進一步探索微觀結構的興趣，又推進了我們在操作上的技術升級。”

《千里江山圖》的作者馮意表示：“《千里江山圖》是在一次日常的表征測試中偶然得到的。當時在拍攝完照片后，意外發現圖像中經過擠壓的金屬好似層巒疊嶂的山峰，十分神似王希孟的《千里江山圖》，便將其保留下來，并做了簡單的上色處理。其實，材料中蘊含著許多藝術之美，《千里江山圖》意外地給了我們將科學與藝術結合的機會，給枯燥的科研生活增添了許多樂趣，也激勵我們對材料微觀特征的進一步探索。”

電鏡等儀器的使用本是學子們日常科研的一環，在探索發現微觀世界奧秘的同時，加上自己的藝術想象，可以打破理工科與藝術性的界限，發掘自己感性的一面，注重自己的個性表達。科研的道路上雖有艱辛不易，但也會有許多意想不到的美。這一幅幅作品不僅展現了科研學子對生活的熱愛和執著，更體現了對科研工作的薪火相傳以及對科學研究的使命感與擔當。“溯洄從之，道阻且長”，科研之路漫長而艱辛，學子們用嚴謹的科學態度和鮮活的藝術創造力，為科研工作貢獻自己的青春力量。