材料之美——微观世界的视觉盛宴

撰文 天津大学材料科学与工程学院

我们常感叹于山川河流之美，殊不知材料的微观世界同样丰富多彩，美得动人心魄。在2022 年5 月天津大学启动的微观摄影大赛中，科研学子透过电镜探索微观世界的科学奥秘，展现了材料的自然之美，凸显了科研学子的使命和对生活的热爱。

作品名称：疲劳裂纹

作者姓名：苏沫林

作品介绍：作品展示了高质量的电子背散射衍射表征结果，通过它可以清楚地观察到裂纹周边晶粒的取向变化及特点。裂缝周围区域变形及应力的存在，对样品的前期制备提出了较高的要求，这体现了作品的技术性。在研究中，科研人员会不可避免地遇到外界带来的压力。作者希望科研人员如同金属材料一样，具有马氏体（一种硬而脆的组织）的强度、奥氏体（钢铁的一种层片状的显微组织）的塑韧性，刻苦钻研。

作品名称：生命的奥秘

作者姓名：李学平

作品介绍：作品展示了在间充质干细胞/巨噬细胞的混合细胞培养中，纳米材料选择性地被间充质干细胞摄取的画面。其中，红色部分是纳米材料，蓝色部分是细胞核，绿色部分是肌动蛋白。图片细节布局到位，内容饱满，展现了艺术性与科学性共存之美。

作品名称：胭脂海棠闹春浓

作者姓名：眭思密

作品介绍：“海棠不惜胭脂色，独立蒙蒙细雨中”，作品为溶剂热法制备的二硫化钼—碳纳米管复合薄膜。花状的二硫化钼附着于碳纳米管外壁，单壁碳纳米管管束交织形成网络，层层网络重叠形成薄膜。图片中好似有一朵盛开在两个枝杈间的海棠花。

作品名称：七彩

作者姓名：王禹轩、董智

作品介绍：本样品是经过1300℃高温快速灼烧1 分钟后的纯钼。作品描绘了一幅彩虹色宝石原石的照片，多彩活泼，妙趣横生！

作品名称：原子编织世界

作者姓名：牛士玉、吴函

作品介绍：作品为高熵金属氧化物（含有五种等摩尔或近等摩尔比的金属阳离子）沿着特定的电子束入射角度排列的原子结构图。图片清楚地展示出了原子的规则排布。对不同排列的原子柱进行渲染后，图片呈现清晰的纹理，如谷粒编织的谷穗，又如丝线编织的布料，令人不禁感叹：原来，大千世界归根到底是由一个个原子编织而来！

作品名称：七彩糖果

作者姓名：金丽果

作品介绍：作品展示的是红细胞样品。生物红细胞样品经过固定脱水处理，细胞的凹陷在扫描电镜下很好地呈现出来，细节明显，经过色彩绚丽的染色处理，带给人美的冲击。

作品名称：千里江山图

作者姓名：冯意

作品介绍：作品为经过强力的挤压变形制备的用于电催化产氢的一体化铁电极材料，得到的纹理如《千里江山图》的层峦叠嶂，背景图像如一池春水，同时飞鸟浮空掠映，水中似有似无倒映着山峦。

作品名称：网格的力量

作者姓名：朱伟

作品介绍：作品为锂离子电池锰酸锂正极材料的原子结构图，使用球差校正扫描透射电镜拍摄。织就一张网，布局万千格。

注：316L 为材料的牌号， CuCrZr 为铬锆铜（一种金属材料）的化学式。

作品名称：暗流涌动

作者姓名：胡章平

作品介绍：作品为增材制造316L/CuCrZr功能梯度材料。作为面向等离子体的组件，该材料可用作国际热核聚变实验堆的第一壁材料（即对等离子体材料）。作者通过优化离子抛光参数和测试参数，成功获得了具有晶粒尺寸梯度结构的316L/CuCrZr 的高质量电子背散射衍射图片。

作品名称：忍冬

作者姓名：刘何子祺

作品介绍：本样品为忍冬花蕊，为尽量保持原貌未做喷金或喷碳处理，仅通过调节电镜参数获得清晰的图像。忍冬耐干旱、耐严寒、耐水涝，茎蔓落地即可生根。作品寓意自强不息、坚韧不拔。

作品名称：花生

作者姓名：闫思炜、白易明

作品介绍：作品为用于电催化水分解产氢的合金催化剂，精细调控之后得到界限清晰的花生结构，并通过置换反应得到空腔结构。花生剥开后，只见花生米宝宝“穿”着一件“粉红”的“睡衣”，躺在半圆的壳里“睡觉”呢！

注：疲劳裂纹是指零件长期反复受力而在表面出现的裂纹

作品名称：新海岸

作者姓名：刘雪

作品介绍：作品为X65（材料的牌号）焊接接头腐蚀疲劳主裂纹扩展路径形貌。作品中，远航的帆船冲破层层风浪，终于到达彼岸；新大陆之上，奇峰罗列，怪石嶙峋，透露着未知的神秘与艰险！

作品名称：希望

作者姓名：孟凡威

作品介绍：作品为高熵陶瓷经高温钙镁铝硅酸盐腐蚀后的截面形貌背散射电子图像。制备过程为：将样品进行镶样，然后磨平、抛光，再浸泡在丙酮溶液中脱去固态树脂，获得光滑平整的截面。

作品名称：荷

作者姓名：纪康康、吴林迪

作品介绍：作品为光学显微镜拍摄的球墨铸铁（石墨以球状形式存在的铸铁材料）。由于石墨球有各向异性，在光学显微镜下呈现出放射状的花纹，球墨铸铁中的一个个球状石墨宛如夏天池塘中宁静的荷。此图正如诗人卢照邻所描述的一般：一个个大小形状不一的荷在水中铺展开来，荷叶间鱼儿嬉戏，荷香四溢，充满意境。

作品名称：春日小熊

作者姓名：张景超、罗佳薇

作品介绍：样品为锂离子电池中的磷酸铁锂正极材料。采用特殊方法制备的几十纳米大小的形似“小熊”的颗粒，有可能为探究磷酸铁锂尺寸大小对锂离子传输动力学的影响提供材料与思路。在繁忙的科研生活中，突然出现的“小熊”为科研生活增加了一抹轻松的色彩。

作品名称：凤舞九天

作者姓名：李美志、刘沁哲

作品介绍：作品为聚丙烯的球晶结构，晶体的外轮廓勾勒出一只浴火而飞的凤凰，栩栩如生。纷繁的色彩变幻勾勒出凤舞九天的形象，傲然于天地之间，睥睨寰宇的气势喷薄而出。多彩的纹路好似上天的恩赐，炯炯有神的双眸犹如火焰喷吐，翻飞的羽毛张扬着生命的力量。

此次大赛由天津大学材料科学与工程学院主办，材料科学与工程国家级实验教学示范中心承办，面向全校学生征集作品，并分别开设研究生赛道和本科生赛道。学子们制备材料、加工处理后，利用电镜等科研设备拍摄出倍数放大的原始微观图片，在保持原图样貌的基础上，运用图片处理技术增加作品艺术性，使其更具美感和视觉张力。

透过显微镜，微观材料犹如一幅幅瑰丽的画作，呈现出不一样的科学之美。在这些精美神妙的作品背后，更有测试者一次次制样的尝试以及操作员不厌其烦地对样品选区和调整仪器参数。

《胭脂海棠闹春浓》的作者眭思密表示：“此次大赛引导我们在黑白单调的照片里，实现客观的科学事实与主观的个人审美之间的碰撞。比如《胭脂海棠闹春浓》的拍摄，在几十万的放大倍数下，从‘拍下来’到‘拍准确’，再到‘拍好看’，整个过程操作要求很高。我记得在拍到这张照片时，脑海中自然地就浮现出海棠花的形貌，给人一股蓬勃朝气，把长时间拍摄带来的疲劳瞬间释放。这是一种探索科学与发现艺术的综合体验，既激发了我们进一步探索微观结构的兴趣，又推进了我们在操作上的技术升级。”

《千里江山图》的作者冯意表示：“《千里江山图》是在一次日常的表征测试中偶然得到的。当时在拍摄完照片后，意外发现图像中经过挤压的金属好似层峦叠嶂的山峰，十分神似王希孟的《千里江山图》，便将其保留下来，并做了简单的上色处理。其实，材料中蕴含着许多艺术之美，《千里江山图》意外地给了我们将科学与艺术结合的机会，给枯燥的科研生活增添了许多乐趣，也激励我们对材料微观特征的进一步探索。”

电镜等仪器的使用本是学子们日常科研的一环，在探索发现微观世界奥秘的同时，加上自己的艺术想象，可以打破理工科与艺术性的界限，发掘自己感性的一面，注重自己的个性表达。科研的道路上虽有艰辛不易，但也会有许多意想不到的美。这一幅幅作品不仅展现了科研学子对生活的热爱和执着，更体现了对科研工作的薪火相传以及对科学研究的使命感与担当。“溯洄从之，道阻且长”，科研之路漫长而艰辛，学子们用严谨的科学态度和鲜活的艺术创造力，为科研工作贡献自己的青春力量。