应用分享 | Extreme应用案例：汽车面漆涂料

生活在一个色彩斑斓的世界，我们每天都会接触到丰富多彩的颜色，比如街头的汽车就呈现了不同的绚丽色彩。我们有没有想过为什么汽车会有那么多不同的色彩呢？这一方面当然是由于消费者不同的喜爱，另一方面，从制作工艺来说，是因为在钢板外不同的面漆材料所致。严格来说，汽车外观颜色的不同，是由于其面漆中色漆部分不同的颜料填料所致。

色漆的分类

色漆分为素色漆、金属漆和珠光漆三大类。其中金属漆外观上闪闪发光，甚至从不同角度会有色泽渐变，因此是目前流行的一种汽车烤漆。金属漆颜料可以通过SiOx包裹金属颗粒来达到增加光泽度、色彩丰满度等效果，其中金属颗粒的尺寸长1~200微米，宽1~200微米，厚0.01~5微米，呈板条状，包覆层介于10~500纳米间。除此之外，金属漆的树脂层也需要添加填料增加其附着力、流平性和稳定性，使其能与清漆和底漆（或中涂漆）间产生良好的结合力以延长面漆寿命。对于研发部门来说，需要通过各种实验手段将微观与宏观的性质关联，以指导其材料设计或工艺参数。扫描电镜可用于观察样品的设计结构是否与预期一致，而能谱则用于观察在此范围内元素的添加是否正常。

案例介绍

以下就是一款色漆中的局部形貌与元素面分布情况。由于金属颗粒非常薄，其外的包裹层也很薄，因此该样品是包埋后经超薄切片处理的透射样。对于这一类样品，我们通过扫描电镜中的STEM探头可以获得更好的分辨率，也可以获取类似于明场或暗场像的衬度。此处获取的STEM-BF可以清晰的观察到~500nm的金属颗粒（中间黑色部分）和长度~300nm宽度8~60nm的分布不均的填料，单从电子图像中无法观察到金属颗粒外的包覆层。通过能谱分析，可以确认中间的金属颗粒为Al，不均匀分布在树脂中的填料富含氧（O）和A、B两种元素（应样品提供者要求，A、B两种元素匿名）；除此之外，还在金属颗粒与树脂间观察到了富含Si和O的细线，这即是上文中提到的SiOx包覆层。

牛津仪器纳米分析部近年来推出的Ultim Extreme具有操作简单灵活、对低含量及轻元素敏感、适配各种探测器（STEM、EBSD和BSD）等特点，可以应用于更多材料，帮助研究者了解材料内部的元素构成及分布，建立更全面的微观—宏观联系。