原位透射电子显微技术(in-situ TEM)可以动态观察材料内部缺陷的交互作用，是研究材料构效关系的重要手段。近日，燕山大学田永君院士、聂安民教授和浙江大学王宏涛教授等人在Science China Materials上发表研究论文，报道了一种自主研制的力学加载双倾in-situ TEM样品台，该样品台具有前后、左右、上下、旋转以及β倾转五个维度的操控参数，并结合了世界上最硬的纳米孪晶金刚石制作压头，可实现在极高载荷下样品的高分辨原位观察，并可对样品进行360°三维空间重构。

图1 加载双倾in-situ TEM样品台的构造。

        利用该样品台，对〈100〉，〈110〉及〈111〉取向的金刚石纳米针进行了原位弯曲，发现金刚石纳米针可实现大的弯曲变形，并最终沿{111}解理断裂。同时利用该样品台对金刚石纳米片进行了原位压痕实验，在原子尺度下观察了金刚石纳米片中裂纹的扩展，发现裂纹由原子级平整的{111}面台阶构成。

图2 金刚石纳米针原位弯曲实验结果。

图3 金刚石纳米片了原位压痕实验结果。

        具有超高强度和硬度金刚石的变形和屈服以及相应原子尺度下的原位表征证实了该in-situ TEM样品台的稳定性和可靠性，未来基于该样品台可拓展更广泛的研究，包括材料的多场加载、原子尺度原位表征及三维成像。

         该研究成果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1373-3。

（转载自“中国科学材料”公众号）