2024年4月17日至19日，第十七届中国科学仪器发展年会(ACCSI2024)在苏州狮山国际会议中心隆重举行。ACCSI被定位为科学仪器行业的高级产业峰会。经过多年的发展，已被业界誉为科学仪器行业的“达沃斯”论坛。ACCSI2024 以“整合创新，质领未来”为主题，吸引了1500多名来自“政治、产业、学习、研究、使用、资本、媒体”的高端人士参加会议，探讨科学仪器产业的前沿趋势和发展机遇。在年会上，仪器信息网专门采访了北京化工大学研究员程斌。在采访中，深入探讨了聚合物材料的表征方法、表面分析的定义、表面分析技术的当前应用现状以及表面分析技术的未来发展前景。仪器信息网：您的研究方向包括聚合物材料合成、表征、改性等，聚合物材料的主要表征手段是什么？目前这些手段的应用情况如何？程斌先生：我从事聚合物材料的合成、表现和改性。聚合物材料的表征方法一般分为结构表征和性能表征两类。因此，结构表征有三个层次：一级结构、二级结构和三级结构。一级结构是知道聚合物材料是由什么元素组成的，相应的方法通常是著名的红外光谱、核磁共振等。二级结构是聚合物材料不同于其他材料，因为聚合物材料水平的尺寸相对较大，一般用相对分子质量的尺寸来表示分子尺寸，常用的表示方法是色谱-体积去除色谱（SEC），它在中国被称为GPC，即凝胶渗透色谱。分子尺寸是决定聚合物材料性质的重要结构。例如，聚乙烯是最常见的聚合物材料，如日常生活中看到的盆、盒子等物品，很容易破碎，这些分子量约为数万至数十万。然而，如果增加数百万，它将形成一种聚合物材料——超高分子量聚乙烯。这种材料的性能远远超过聚乙烯。它具有很高的韧性，几乎不能被剪切或刺穿。它可以用作防刺手套。三级结构或织态结构常被称为三级结构，通常具有一定的性能。常规的表征方法是结晶表征，如XRD。因为它有性能，所以也可以用一些性能方法来表达，比如热性能和光散射性能。除结构表征外，还有性能表征。由于它决定了性能，因此必须进行结构表征。机械性能是一种常见的性能表征，即机械性能。常用的是机械性能分析仪或通用试验机，可以表达大部分的机械性能，如拉伸性能、压缩性能等。还有一台冲击性能机，可以表达冲击性能和韧性。除此之外，还有热性能、光性能和磁性能，因为聚合物材料是功能性材料，所以更强调各种功能的表达。其中一种热性能是聚合物材料独特的玻璃化温度，它决定了聚合物材料的使用。当然，其他材料也有玻璃化温度，但不是很明显，也不是决定性的。有几种表征方法，如差异扫描量热法（DSC）、热机械分析等。仪器信息网：您在材料表面和界面分析方面做了很多工作，请谈谈材料表面和界面分析的定义表面分析对材料科学具有重要意义程斌先生：一般来说，气体和液体、气体和固体的界面称为表面。表面是一个过渡区。从宏观上看，它似乎是一个界面，但从微观上看，它是一个过渡区。另一个定义是，表面约为10个纳米尺度，这在科学界和行业中被广泛接受，包括在一些国际组织中，10个纳米以下被称为表面。表面分析的原因是表面性质是由表面组成决定的，表面性质与其他本体性质完全不同，因此需要进行表面分析。近年来，新材料领域的快速发展促进了表面分析技术的进步。这些新材料不仅强调高性能、功能性和智能性，而且在微观尺度上表现出前所未有的复杂性。表面问题越来越突出，因为材料尺度逐渐缩小到纳米、原子甚至分子水平。这些表面现象不仅影响材料的整体性能，而且直接关系到材料在实际应用中的性能。仪器信息网：表面界面分析方法主要包括哪些表征技术？目前这些技术的应用情况如何？中国的应用水平，仪器技术水平如何？程斌老师：表面分析和材料分析也是一样的，也是两部分，一部分是结构分析，一部分是性质和性能分析。与材料分析相比，表面分析仍然具有巨大的挑战性，因为表面是纳米级的，非常薄，无法分离，所以在表面分析方法的发展过程中，解决了X射线光子谱法（1981年诺贝尔奖）等许多问题。在X射线光子能谱法发明之前，不容易知道表面组成。X射线光子能谱法、俄歇电子能谱法、二次离子质谱法是表面分析组成领域最常见的方法。但现在后两种方法不是主流，约95%-97%采用X射线光子能谱法，另外两种方法比例不到5%。二是性能分析，性能比较简单，表面有一个基本的性能——表面能。在仪器的帮助下，分析方法主要是仪器分析。由于国民经济的快速发展和资金的积累，中国可以购买世界一流的表面分析设备。许多设备在刚推出时就被引入中国。同时，在本地化方面，虽然受到一些异常因素的限制，但近年来也取得了显著进展，一些国内设备已经形成并投放市场。仪器信息网：谈谈表面分析技术的未来发展趋势程斌先生：表面分析技术并不是特别受欢迎。它完全受益于新材料的发展。新材料的要求促进了表面分析的发展。目前对新材料有几个要求，全世界的材料热需要大量的表面分析。目前的表面分析方法，其设备和操作都是专家级的，而且都是非常有价值的设备，因此很难满足大量的需求。因此，目前发展的一个非常重要的趋势是自动化，人工智能已经引入，相应的仪器正在开发中，可能很快就会出现，从而降低表面分析的门槛，更有效地服务于材料开发。二是原位。原位有几个层次，一个层次是材料在制备或应用后，不再有其他因素的干扰，直接分析。第二个层次应该在同一位置，只能分析材料表面的一个非常小的区域或维度，很难找到另一个相同的位置，因此很难解释材料的结果。第三个层次是在实际操作过程中收集信息。现在operando技术已经成功引入和应用，相应的测试仪器也在开发中，如真空互联，可以直接测试而不受外部干扰。二是有的公司做了一些技术性的改造，可以在同一个位置进行测试。operando技术在某些方面还不成熟，也在逐渐迭代。由于对材料的要求越来越高，它逐渐迭代，技术也越来越成熟，这绝对是一种发展趋势。另一个趋势是将各种方法结合在一起。例如，X射线光子能谱法可以结合离子散射法和拉曼光谱法，在获取组成信息的同时获取结构信息。另一种趋势是进入表面分析的一些新方法，如辉光放电质谱法，是超纯材料定量分析的一种非常重要的方法。近年来，由于材料的需求，它开始进入表面分析领域，并逐渐改进。仪器信息网：今年是仪器信息网成立25周年，请谈谈未来对仪器信息网的建议或期望？程斌先生：仪器信息网一定非常关注和熟悉。我以前在专家层面合作过。自仪器信息网络建立以来，它一直配备了互联网的新技术，整合了仪器信息，方便大家了解设备，为国家仪器技术体系的建设做出了一定的贡献。从用户的角度来看，第一个希望是改进模式，从B2B发展到B2C模式，探索每个客户的需求。例如，鉴于目前市场上普遍存在的培训需求，仪器在我国非常流行，包括许多高端设备（昂贵，需要专家操作和解释）在中国也非常流行，因此仪器信息网络可以为用户提供更全面、更专业的培训服务。第二点是建立一个高效的沟通平台。虽然一些协会组织的会议提供了沟通机会，但渠道仍然有限。仪器信息网可以利用其庞大的客户群优势，开辟新的沟通渠道。第三点是仪器信息网成立或携带一些新媒体，但这两年似乎有点自满，应该跟上时代潮流，增加微信、抖音等新媒体工具的投资和使用，继续探索一些新的、流行的媒体方式，进一步促进仪器信息网的发展。