當前在材料科學中最具挑戰(zhàn)性的復雜問題之一是定量理解材料內(nèi)部結構的性質(zhì)和分布。其應用領域包括保健藥物設計、礦物提取、CO2和H2存儲、復合材料自我修復等。最近澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織與英國-曼切斯特大學及上海光源X射線成像及生物醫(yī)學應用線站（BL13W1）合作，在定量表征分析聚合物涂層中的復雜分形結構方面取得了新進展，相關成果Revelation of intertwining organic and inorganic fractal structures in polymer coatings 已發(fā)表在Advanced Materials 26 (9 July 2014) pp4504-4508. DOI： 10.1002/adma.201400561上。
科研人員通過同步輻射X射線顯微CT與掃描電鏡及超薄切片等技術的結合，對由環(huán)氧聚合物基質(zhì)和鉻酸鍶（SrCrO4）組成的材料系統(tǒng)進行了結構表征，研究了聚合物中微米量級的無機粒子點陣的分布形式。研究結果表明，分布在聚合物基質(zhì)中的無機顆？梢孕纬刹煌笮〉莫毩⒍只ハ嘟豢椀募，其中最大集群的分形維數(shù)為2.36。由于鉻酸鍶是水溶性的，其水溶過程形成了孔隙集群的特征模板。這樣的孔隙集群的特征對于設計航空設備的防腐蝕聚合物涂層至關重要。
圖1： 嵌套分形集群。(a) 截面圖, 鉻酸鍶用紅色表示, 正常密度環(huán)氧樹脂基體用藍色表示, 低密度環(huán)氧樹脂基體(LDE)用綠色表示；(b) 低密度環(huán)氧樹脂基體和鉻酸鍶顆粒聚集群的三維顯示；(c) 低密度環(huán)氧樹脂基體及5個最大的鉻酸鍶聚集群的三維顯示；(d) 不同鉻酸鍶顆粒聚集群用不同顏色顯示,藍色表示最大的群體；(e) 互相嵌套糾纏的鉻酸鍶簇集群, 系統(tǒng)的剪切性能會因此而改進。
圖2： 集群統(tǒng)計：（a）鉻酸鍶群的頻度分布；(b) 五個最大鉻酸鍶群質(zhì)量與尺度的分布(分形維數(shù))。
圖3： 鉻酸鍶與低密度環(huán)氧樹脂基體的相互關系。（a）剖面圖；（b）接觸點放大圖, 像素大小為54納米；（c）楔形區(qū)域內(nèi)的重建的鉻酸鍶與低密度環(huán)氧樹脂基體分布；（d）楔形區(qū)域中右方可以看到各個材料相, 其復雜相互關系如左方。
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