空间科学与物理学院理化与材料分析测试中心作为服务威海校区的大型仪器公共技术平台，紧紧围绕服务学校学科建设和师生测试分析需求，认真推动大型仪器设备资源共享，有效支撑了学校师生的学习和科学研究工作。测试中心每年积极为校区理工科学院的教学、科研、人才培养服务，同时面向社会开放，为高新技术企业的产品研发提供有力保障，为山东省和威海地方经济建设作出贡献。
2023年度，利用理化与材料分析测试中心大型测试仪器测试数据，本校师生共发表了53篇SCI期刊论文。测试中心为相关研究提供了重要技术支持，这一系列高水平成果产出，有力推动了校区空间科学、海洋科学、材料科学等学科发展和科研水平提升。
典型成果一：Solid−gas carbonate formation during dust events on Mars.National Science Review,2023, 10, nwac293.(IF:20.6)
该研究发现在火星尘暴大气放电诱发的气-固反应过程中可以形成碳酸盐。这是一种形成碳酸盐的新机理，该机理无需水的参与。这与传统的碳酸盐形成必须有水参与的机理完全不同。因此，该研究提出了一种新的基于火星尘暴放电电化学机理的碳酸盐形成新机制。利用火星上常见的矿物作为火星尘埃模拟物（硅酸盐，硫酸盐，卤族矿物，高氯酸盐），系统性开展了火星尘暴静电放电模拟实验，分析了放电前后尘埃模拟物的变化。研究表明，以卤族矿物和（高）氯酸盐为起始剂，在CO2放电等离子体的作用下，反应产物中可以产生碳酸盐。借助实验结果，课题组还深入分析了碳酸盐形成的反应机理、影响碳酸盐产率的因素等，最终提出一种新的火星大气尘埃中形成碳酸盐的新机制，用来解释火星尘埃中痕量碳酸盐的来源。
典型成果二：Biologically Enhanced 3D Printed Micro-Nano Hybrid Scaffolds Doped with Abalone Shell for Bone Regeneration.Advanced Composites and Hybrid Materials, 2023, 6, 10.(IF:20.1)
该研究以原位骨组织工程修复理念为核心，利用3D打印技术，以鲍鱼壳微粒作为无机质，通过3D打印技术实现有机/无机杂化，成功构建了一种生物增强的微纳杂化复合支架材料。鲍鱼壳微粒的掺杂虽然影响了支架的孔隙率，但仍旧维持在50%以上，便于营养物质的运输，其热力学稳定性和力学性能显著提升。并且，鲍鱼壳微粒可改善材料的矿化能力，为nHAP提供成核位点，促进材料的表面矿化。将具有丰富的钙源和生物活性物质的鲍鱼壳资源应用于骨修复，全面增强了骨再生植入物中材料的骨诱导和再矿化性能。不仅提供了潜在的低成本高性能骨修复材料，为骨组织工程和再生医学领域带来新的希望，同时也具备改善环境污染的潜力。
典型成果三：FDM 3D-printed volcanic-shaped structure for ultrafast solar-driven interfacial evaporation and effcient energy utilization.Desalination,2023, 548, 116275. (IF:11.2)
该研究使用熔融沉积建模(FDM)技术制造了一种火山状的三维太阳能蒸发器，用于超快的太阳能界面蒸发和高效的能源利用。得益于蒸发表面的多尺度微观结构和聚多巴胺涂层，打印蒸发器显示出优异的供水能力、光利用率和Marangoni效应。调节蒸发器的高H/D比可以进一步提高蒸发性能。在模拟阳光照射下，优化的3D蒸发系统达到了超快的界面水蒸发(4.02 kg m-2h-1)和高效能量利用。良好的供水和Marangoni效应使蒸发器具有良好的稳定性和自清洁性能，可用于长期海水淡化(3.5 wt% NaCl溶液)。同时，所制备的三维蒸发器在有机废水，特别是酸性溶液(pH=1)的处理和回收方面显示出巨大的应用潜力。火山状三维蒸发器的设计策略为开发高效的太阳能界面蒸发器提供了新的思路。
典型成果四：Investigation on a sustainable composite method of glass microstructures fabrication—Electrochemical discharge milling and grinding (ECDM-G).Journal of Cleaner Production, 2023, 387, 135788. (IF:11.072)
玻璃精密微结构近年来广泛应用于生物、医疗、传感器等关键领域，如微流控芯片、传感陀螺等。目前采用的加工方法主要包括激光加工、超声加工等非传统工艺，这些工艺仍存在加工精度有限、能量损耗高、可持续性差以及对操作者和环境有害的问题。基于此，该论文创新性地提出了电化学放电磨削这一复合加工方法，并采用KH2PO4溶液作为电解液，以实现玻璃微结构的精密、绿色、节能和可持续加工。理论部分，通过数学建模和有限元仿真分析，对电化学放电与磨削作用的正向耦合进行了深入机理研究。实验部分，通过Plackett-Burman实验对关键因素进行筛选，并通过Box-Behnken实验完成多参数响应面优化。采用优化后的工艺参数组完成了加工稳定性研究、电极损耗研究以及典型微流控芯片的加工实验，从而进一步表明了电化学放电磨削在工业生产上的应用前景。
以上研究成果中的实验表征得到了理化与材料分析测试中心的技术支撑。利用显微激光拉曼光谱仪对新产生的碳酸盐进行了定性检测，在ESD-NaCl的产物中检测到了新产生的碳酸盐相。利用场发射扫描电镜为3D打印支架提供了形貌表征信息，能谱仪对支架的表面进行成分分析，以验证形成的晶体是否为nHAP，X射线衍射仪为3D打印支架的结构提供表征，反映了Aba/PCL材料在3D打印过程中结晶度的稳定性，热重分析仪给支架的热稳定性提供支撑。扫描电镜提供了蒸发器表面形貌表征信息，直观显示了不对成凹槽、微孔阵列和微孔内部百叶窗状褶皱组成的多尺度结构，紫外-可见-近红外分光光度计为蒸发器的入射光吸收率提供了支撑。此外，扫描电镜表征了刀具磨损情况和加工的玻璃微结构，结果表明刀具电极无严重磨损且加工玻璃微结构质量高，证明了其加工方法是一种节能、可持续、高效的高质量精密玻璃微结构加工方法。
理化与材料分析测试中心一直坚持把服务山东大学一流大学和一流学科建设作为中心任务，每年为空间科学与物理学院、机电与信息工程学院、海洋学院等单位师生提供大量分析测试服务。这些测试结果为老师和研究生科研工作、本科生科研立项以及本科生毕业设计等提供了有力技术支撑。基于测试中心大型仪器，测试中心积极开展本科生教学，为空间科学与物理学院和澳国立联合理学院开设材料物理专业实验课程，为学校理工科方向研究生开展仪器使用培训，助力本科和研究生人才培养。此外，测试中心助力服务地方经济发展，在为科研院所和高新技术企业测试服务过程中赢得了良好的声誉。
理化与材料分析测试中心已配备热场发射扫描电子显微镜（配附件能谱仪和电子背散射衍射仪）、X射线衍射仪、激光共聚焦显微拉曼光谱仪、纳米压痕仪、热重差热同步热分析仪、差示扫描量热分析仪、动态热机械分析仪、紫外-可见-近红外分光光度计，可为航天航空、化学化工、材料科学、机械制造、地质矿物、生物医药等学科提供理化性能的综合分析测试服务，测试中心以科学、专业、严谨、认真、负责的工作态度助推科研产出，助力人才培养，服务学校学科建设和地方经济发展。
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