2 材料与纳米技术计量名词术语定义技术规范-编制说明

材料与纳米技术计量名词术语定义技术规范TermsandDefinitionsforMaterialsandNanotechnologyMetrology编制说明材料与纳米技术计量名词术语定义技术规范编制工作组2024年09月材料与纳米技术计量名词术语定义技术规范编制说明一、目的和意义材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学。材料科学是多学科交叉与结合的结晶，是一门与工程技术密不可分的应用科学。材料计量是关于材料及生产过程测量及其应用的学科，是在材料研发、生产制造体系内研究计量单位统一和量值准确可靠的活动。材料计量一方面研究化学组成、结构形貌及热/电/光/磁/力等特性参数的材料特定参数测量原理、测量设备、测量方法（包括样品前处理）以及数据处理和不确定度评定，发展材料计量标准和标准物质，通过国际比对使测量结果国际等效；另一方面研究材料生产制造中的过程控制，包括生产制造工艺流程中各种参数三维布控和测量。通过准确测量结果建立材料数据库，开展材料设计、建模和仿真工作；通过有效材料方法提供材料结构-性能一体化分析解决方案。材料计量有一个核心和两个目的。一个核心就是以量值准确为核心，而两个目的是确保量值国际等效支撑国际贸易的目的和支持国内产业质量保证和提升的目的。确保一个核心的途径是研究测量参数相关计量标准和标准物质，并建立有效测量方法。实现量值国际等效的途径是在国际计量组织内主导或参加国际比对，使比对结果在有效区间从而达到国际等效。实现材料计量的国内产业质量保证和提升的目的通过校准规范和计量标准、标准物质开展校准服务；通过准确测量结果建立材料数据库；通过有效材料方法提供材料结构-性能一体化分析解决方案；甚至开展材料设计、建模和仿真工作，为材料高效研发和成果转化提供技术支持，最终打造材料产业国家质量基础，完成因此服务社会及产业发展和国家重大研发计划的公益责任。因此材料计量是一个产业需求引导发展的量值传递扁平化的计量门类。材料计量是科学计量和应用与工业计量的结合。美国标准与技术研究院（NIST）于1901年设立之初给出其使命之一：测量物理常数和材料属性，并获国会采纳。国际计量局（BIPM）材料计量研究可追溯至19世纪90年代开展的铁镍合金结构与其热学和机械性能的研究，并于1920年获得诺贝尔奖。1982年发达国家G7集团政府在法国凡尔赛签订协议成立先进材料与标准化凡尔赛组织（简称VAMAS），宗旨是通过国际比对项目合作，为新材料测量/检验结果的一致性提供规范、标准等技术基础，支撑国际贸易。VAMAS建立了材料特性量测量结果一致性的比对平台，主要参与方为各国国家计量院，是材料应用与工业计量的一个有力国际组织。中国政府于2013年正式加入VAMAS。2004年在国际计量委员会（CIPM）物质量咨询委员会（CCQM）框架下发起成立表面与微/纳分析工作组（SAWG），其工作职责主要包括：开展表面化学计量国际关键比对、评估国家计量院表面化学计量基标准的校准与测量能力（CMCs），开展国际合作、提升国家计量院的表面化学测量溯源能力等，是开展材料科学中化学计量技术方向的又一国际组织。2012年亚太计量规划组织（APMP）设立材料计量技术委员会（TCMM），开展相关材料计量比对。德国提出的第四次工业革命（工业4.0）和美国先进制造业伙伴计划（AMP2.0）都对材料计量有重点的描述和支持。2013年4月，德国在汉诺威工业博览会上正式推出工业4.0的概念，即以“智能制造、智能生产”为核心，以互联为手段，以计量测试为重要的核心技术体系。美国正在执行的先进制造计划AMP2.0的子计划-材料基因组计划由美国标准与技术研究院（NIST）承担，提供了未来材料计量在创新领域应用的一个很好案例。明确提出制造业中的先进传感、先进控制和平台系统，虚拟化、信息化和数字制造以及先进材料三个制造技术优先领域，主要内容为建立标准的基础设施、建立准确测量方法、建立参考数据库和材料设计建模和仿真。中国政府对材料发展非常重视。2015年5月8日，国务院正式印发《中国制造2025》，提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，坚持“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”的基本原则，构建“一二三四五五十”的总体结构，其中新材料是其中十个重点领域之一。基于新材料的发展及其对国计民生的重要支撑作用，2017年1月23日，工信部、发改委、科技部、财政部联合制定的《新材料产业发展指南》已正式印发，提出到2020年，关键战略材料综合保障能力超过70%，新材料创新能力不断提高，产业体系初步完善，并明确了“完善新材料产业标准体系”作为材料九大发展重点方向之一。随着新材料创新步伐持续加快，国际市场竞争将日趋激烈，对材料产业质量保证和提升的要求越来越高，加强国家质量技术基础（NQI，NationalQualityInfrastructure）建设尤为关键。国家质量技术基础是指一个国家建立和执行计量、标准、认证认可、检验检测等所需的质量体制框架的统称，包括法规体系、管理体系、技术体系等等。国家质量技术基础也是保障经济和社会发展的基础。材料计量在国家质量技术基础（NQI）体系中具有典型的示范意义，因为材料计量内容不仅包括计量标准和标准物质的研究开发，更重要的是有效测量方法研究是材料计量的主体研究内容之一，其研究成果将表现为高质量的技术标准，通过认证认可和检验检测执行上述高质量标准，从而为产品质量保证和提升提供高水平服务。因此材料计量是NQI体系中计量与标准的无缝对接。NQI技术对产业发展的支撑作用愈发明确。在实施《中国制造2025》、调整产业结构、推动制造业转型升级的关键时期，对新材料质量性能、保障能力等提出了更高要求。材料计量必须紧紧把握历史机遇，集中力量、加紧发展建设，提升新材料产业保障能力，支撑中国制造实现由大变强的历史跨越。名词术语是用于特定领域或学科的特殊词汇或短语，是专业学术体系中的知识单元，它们被广泛用于学术研究、专业交流、技术文件编写等领域，以确保共享信息的准确性和一致性。名词术语具有专业性、科学性、单义性和系统性等特点。专业性是指术语是专门用来表达某一特定领域的特殊概念，在该领域内通常具有约定俗成的含义。这使得术语在不同领域中有着独特的专业性，为了确保准确的交流，使用者需要了解和掌握相关专业术语，保证了信息的准确性和一致性。科学性是指术语的语义范围非常准确，不仅可以标记某一概念，还能够精确地区分不同但相似的概念。在科学研究和技术领域，术语的准确性至关重要，可以避免误解和混淆，在专业领域内有着重要的作用。单义性是指与普通词汇不同，术语在特定领域内通常是单义的，具有唯一的解释和含义。这种单义性保证了在专业领域内的交流准确性和效率，使得能够更加精准地传达自己的观点和理念。系统性则体现在一门科学或学科中，术语的排列和组织是有逻辑的，有助于形成一种共同的语言，提高沟通效率。术语的标准化和规范化对于科技出版和学术交流至关重要。通过业界权威机构的审定通过，术语在专业范围内具有单义性，保证了信息交流和知识传播的准确可靠。这对于促进学科发展、提高研究质量以及加速科技进步具有重要意义。此外，清晰的术语定义不仅有助于读者理解专业术语的含义和用法，避免误解或混淆，而且在专业领域内形成一种共同的语言，进一步提高了沟通效率。二、工作简况1任务来源项目名称：材料与纳米技术计量名词术语定义技术规范任务来源：2022年国家计量技术规范制修订计划项目。起草单位：中国计量科学研究院归口单位：全国新材料与纳米计量技术委员会（MTC29）2编制和协作单位中国计量科学研究院（以下简称“中国计量院”）成立于1955年，隶属国家市场监督管理总局，是国家最高的计量科学研究中心和国家级法定计量技术机构，属社会公益型科研单位。建院以来，中国计量院瞄准国际计量科学前沿，在国家经济建设、社会发展和科技进步中发挥了重要的支撑作用。中国计量院现有国家计量基准128项，标准359项，有证标准物质1603项，国际计量局（BIPM）公布的国际互认的校准和测量能力1574项，国际排名第三、亚洲排名第一。随着技术能力的持续提升，中国计量院的服务水平不断增强。2018年，中国计量院为社会提供30余万台/件仪器的量值传递与溯源服务。国家计量院作为国家最高计量科学研究中心和国家级法定计量技术机构，担负着确保国家量值统一和国际一致、保持国家最高测量能力、支撑国家发展质量提升、应对新技术革命挑战等重要而光荣的使命。自1955年成立以来，国家计量院在推动我国科技创新、经济社会发展和满足国家战略需求方面做出了重要贡献。3工作过程2021年10月组建了技术规范起草工作组，由中国计量科学研究院的技术人员组成。规范起草工作组讨论了具体的工作过程、拟定了相应的工作计划。经过讨论，规范的名称《材料与纳米技术计量名词术语定义技术规范》。具体工作计划如下：2021年10月，组建了规范起草工作组，由中国计量科学研究院的技术人员组成。工作组讨论了具体的工作过程、拟定了相应的工作计划。2021年11月至2022年6月，起草工作组进行材料与纳米技术计量名词术语定义技术规范的编制。2022年7月，规范草案在全国新材料与纳米计量技术委员会年会立项通过。2022年8月至2024年8月，修改完善规范草案，形成征求意见稿。2024年9月，规范进行征求意见。2024年11月，收集整理处理意见，修改规范，形成送审稿。三、编制原则规范中相应的部分依据的规范/标准编号依据的规范/标准名称规范的结构JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》规范的主体内容材料与纳米技术计量名词术语的来源主要包括全国科学技术名词审定委员会的专业名词术语、工具书籍中的名词术语，计量技术规范中的名词术语以及国家标准中的名词术语等：1、全国科学技术名词审定委员会的专业名词术语（18项，部分）：[1]全国科学技术名词审定委员会，计量学名词[M].北京:科学出版社，2015[2]全国科学技术名词审定委员会，材料科学技术名词[M].北京:科学出版社，2011[3]全国科学技术名词审定委员会，冶金学名词[M].北京:科学出版社，2019[4]全国科学技术名词审定委员会，物理学名词[M].北京:科学出版社，2019[5]全国科学技术名词审定委员会，生物物理学名词[M].北京:科学出版社，20182、工具书籍中的名词术语（3项）：[1]王高潮.材料科学与工程导论[M].北京:机械工业出版社,2006[2]张留成、瞿雄伟、丁会利,等.高分子材料基础[M].北京:化学工业出版社,2013[3]《化学化工大辞典》编委会，化学化工大辞典[M].北京:化学工业出版社.20033、计量技术规范中的名词术语（4项）：[1]JJF1005-2016标准物质通用术语和定义[2]JJF1007-2007

温度计量名词术语及定义[3]JJF2024-2023能量色散X射线荧光光谱仪校准规范[4]JJF1001-2011通用计量术语及定义4、国家标准中的名词术语（22项，部分）：[1]GB/T30544.4-2019纳米科技术语第4部分：纳米结构材料[2]GB/T29526-2013通用粉体加工技术术语[3]GB/T30544.13-2018纳米科技术语第13部分：石墨烯及相关二维材料标准[4]GB/T34558—2017金属基复合材料术语[5]GB/T14264-2024半导体材料术语四、确定规范主要内容的依据材料与纳米技术计量名词术语定义技术规范编制的主要结构包括6个部分：基础术语及定义，技术术语及定义，材料术语及定义，计量术语及定义，测量方法或设备术语及定义和领域计量术语及定义。（一）基础术语及定义：主要是材料计量领域的基础性和领域性的计量术语定义，包括材料计量、颗粒特性计量、薄膜特性计量等11个名词术语。比如：3.1材料计量metrologyofmaterials在材料研发、生产制造体系内以确定量值准确可靠为目的的一系列活动。注：亦称材料测量。3.2颗粒特性计量metrologyofparticleproperties研究颗粒的微观结构、粒度、分散性、元素组成、电学性质、热学性质等各种物理和化学特性的测量活动，其目的是实现特性量单位统一、量值准确可靠。3.3薄膜特性计量metrologyofthin-filmsproperties研究薄膜的成分、厚度、物相、表面状态、光学性质、电学性质、热学性质、力学性质等各种物理和化学特性的测量活动，其目的是实现特性量单位统一、量值准确可靠。注：薄膜一般指厚度小于1微米的膜层。（二）技术术语及定义：主要是材料计量领域中结构、组成、性能相关关键特性参数的计量术语定义，涉及的领域包括颗粒粒径、晶体结构、光谱、热学、电学、力学、高分子等65个名词术语。比如：4.1粒径particlesize表示颗粒的大小。[来源：《计量学名词》]4.2粒度分布particlesizedistribution不同粒级区间的颗粒量占粉体总量的百分数，有频度（或频率）分布与累积分布两种表述方式。注：粒度分布有个数粒度分布、长度粒度分布,面积粒度分布,体积粒度分布,质量粒度分布等表示方法,与物料特性、检测与数据处理方法有关。[来源：GB/T29526-2013，3.2.1]4.8晶面间距interplanarspacing在晶体中由原子、离子或分子的阵点所组成的同指数平面之间的垂直距离。[来源：《冶金学名词》]4.9晶格常数latticeconstant晶胞的边长。[来源：《物理学名词》]4.21拉曼光谱Ramanspectrum光子与介质原子（分子）之间发生非弹性碰撞得到的散射光谱。[来源：《冶金学名词》]4.22拉曼频移Ramanshift拉曼谱线（带）的波数相对于入射单色光束波数的位移。注：单位为cm-l。[来源：GB/T33252-2016，2.3]4.27荧光强度fluorescenceintensity荧光物质在一定波长光照射下所发射荧光的强度。[来源：《化学名词》]4.28量子效率quantumefficiency发光纳米粒子的光子发射效率。注1：量子效率又称量子产率。注2：发光纳米材料的量子效率是指发射光子数与吸收光子数之比。[来源：GB/T37664.1-2019，3.13]4.35热导率thermalconductivity在单位时间、单位温度梯度、单位面积所通过的热量。注：热导率又称导热系数，是表征物质热传导性能的物理参量。单位为W/(m·K)。[来源：JJF1007-2007，3.38]4.36热扩散系数thermaldiffusivity物体的热导率和其体积热容量的比，是反映温度不均匀的物体中温度均匀化速率的物理量。[来源：《冶金学名词》]4.43表面电阻sheetresistanceRs方块电阻squareresistance半导体或金属薄膜中,平行于电流的电位梯度(电场)与电流密度和厚度的乘积之比。又称方块电阻。符号为单位为Ω/£。注1：单位取每个表面的欧姆值或每个方块的欧姆值,通常业内用“Ω/sq"或“Ω/□”表示。注2：数值上等于体电阻率除以材料的厚度,取厚度趋于零时的极限,也被称为薄层电阻。[来源：GB/T14264-2024，3.77]4.44电阻率resistivity长为1m、截面积为1m2的导体所具有的电阻。[来源：《冶金学名词》]4.54残余应力residualstress物体承受的载荷超过材料的弹性范围，在卸去载荷后物体内残存的应力。[来源：《材料科学技术名词》]4.55塑性plasticity外力作用下，材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。[来源：GB/T34558-2017，3.6.1.10]4.60分子量molecularmass分子质量与12C原子质量的1/12（1.6605402×10-27kg）之比。等于分子中原子个数与原子量乘积的代数和。[来源：《化学名词》]4.61重均分子量weight-averagemolecularmass聚合物体系中，按每个分子量组分的质量统计平均得到的分子量。[来源：《计量学名词》]（三）材料术语及定义：主要是特定材料的名词术语，包括纳米材料、二维材料、复合材料等11个名词术语。比如：5.1纳米材料nanomaterial任一外部维度、内部或表面结构处于纳米尺度的材料。注1：纳米尺度指处于1nm~100nm之间的尺寸范围。注2：本通用术语包括纳米物体和纳米结构材料。[来源：GB/T30544.4-2019，2.3，有修改]5.2二维材料two-dimensionalmaterial由一层或几层构成，其中每一层内的原子与所在层内的邻近原子紧密成键结合，有一个维度（亦即其厚度）处于纳米或更小尺度，其余两个维度通常处于更大尺度的材料。[来源：GB/T30544.13-2018，3.1.1.1]5.5石墨烯graphene石墨烯层graphenelayer单层石墨烯single-layergraphene;monolayergraphene由一个碳原子与周围三个近邻碳原子结合形成蜂窝状结构的碳原子单层。注1：它是许多碳纳米物体的重要构建单元。注2：由于石墨烯仅有一层，因此通常被称为单层石墨烯。石墨烯缩写为1LG，以便区别于缩写为2LG的双层石墨烯和缩写为FLG的少层石墨烯。注3：石墨烯有边界，并且在碳-碳键遭到破坏的地方有缺陷和晶界。[来源：GB/T30544.13-2018,3.1.2.1]计量术语及定义：主要为计量领域的专业名词，包括校准、标准物质等5个名词术语。比如：6.1校准calibration在规定条件下的一组操作，其第一步是确定由测量标准提供的量值与相应示值之间的关系，第二步则是用此信息确定由示值获得测量结果的关系，这里测量标准提供的量值与相应示值都具有测量不确定度[来源：JJF1001-2011，4.10]6.2标准物质referencematerial;RM参考物质具有足够均匀和稳定的特定特性的物质，其特性适用于测量或标称特性检查中的预期用途。[来源：JJF1005-2016，3.1]6.3有证标准物质certifiedreferencematerial;CRM有证参考物质附有由权威机构发布的文件，提供使用有效程序获得的具有不确定度和源性的个或多个特性值的标准物质。[来源：JJF1005-2016，3.2]测量方法或设备术语及定义：主要为材料的结构、组成、性能的表征测量方法技术或设备的名词术语，涉及的方法或设备包括粒度表征方法、微观尺度表征方法、光谱表征方法、元素含量表征方法、性能表征方法等39个名词术语。比如：7.1光散射法lightscattering激光照射到在悬浮液中作布朗运动的颗粒，其散射光强度的改变用来测量粒度的方法。[来源：GB/T30544.6-2016，3.2.7]7.2动态光散射dynamiclightscattering;DLS测量稀溶液或分散液中溶质或分散颗粒受光照后产生的散射光强度随时间的涨落的方法。[来源：《化学名词》]7.4X射线衍射X-raydiffraction;XRD具有短波长的X射线电磁波的交变电场与原子的核外电子相互作用，从而使带电电子受迫振动，成为发射球面电磁波的波源。这种散射波通常继承原入射束的波长和位相(反常散射有位相改变)，使有序结构的每个原子的次生弹性散射波彼此相干叠加，在空间一些特定方向上，形成具有一定强度的X射线束的技术。[来源：《化学名词》]7.5掠入射X射线反射grazingincidenceX-rayreflection;GIXRRX射线以小于临界角的角度入射的X射线衍射方法。[来源：《化学化工大辞典》]7.8原子力显微术atomicforcemicroscopy;AFM扫描力显微术scanningforcemicroscopy;SFM通过扫描外形轮廓对表面进行成像的方法,当装在悬臂梁上的针尖在表面移动时,检测针尖感应到作用力时产生的偏离。[来源：GB/T30544.6-2016，3.5.2]7.9扫描隧道显微术scanningtunnelingmicroscopy;STM用隧穿电流成像的SPM(3.5.1)，即用一个尖锐的、施加了偏压的导电探针扫描导电表面,用探针与表面距离的数据生成图像。[来源：GB/T30544.6-2016，3.5.3]7.12透射电子显微术transmissionelectronmicroscopy;TEM利用穿过样品并与其相互作用的电子束生成样品的放大图像或衍射花样的方法。[来源：GB/T30544.6-2016，3.5.6]7.18X射线荧光光谱仪X-rayfluorescencespectrometer;XRF以较高能量的射线束或粒子流激发试样中元素的特征X射线,将各元素特征谱线分辨并对其强度进行测量,实现定性、定量分析的仪器。[来源：GB/T31364-2015，3.1]7.29紫外/可见光谱UV-Visspectroscopy物质吸收波长在紫外和/或可见区的电磁辐射所构成的吸收光谱。[来源：GB/T30544.6-2016，4.6]7.30傅立叶变换红外光谱Fouriertransforminfraredspectroscopy;FTIR样品的分子键受到宽波段脉冲红外辐射激发,并用傅立叶变换获得吸收光谱的方法。[来源：GB/T30544.6-2016，4.8]7.34热重法thermogravimetry;TG热重分析thermogravimetricanalysis;TGA在程序控温和一定气氛下，测量试样的质量与温度或时间关系的技术。[来源：GB/T6425-2008，3.2.1]7.35差热分析differentialthermalanalysis;DTA在程序控温和一定气氛下，测量试样和参比物温度差与温度或时间关系的技术。[来源：GB/T6425-2008，3.2.7]（六）领域计量术语及定义：主要为半导体领域和新能源领域计量的名词术语，包括半导体、集成电路、晶片、外延层、新能源汽车、动力蓄电池等39个名词术语。比如：8.1.1半导体semiconductor导电性能介于导体与绝缘体之间,室温下电阻率约为10-5Ω·cm~1012Ω·cm,由带正电的空穴和带负电的电子两种载流子参加导电,并具有负的电阻温度系数以及光电导效应、整流效应的固体物质。注：半导体按其结构分为单晶体、多晶体和非晶体。[来源：GB/T14264-2024，3.1]8.1.2集成电路i