你能猜出左麵這堆看上去像亂草一樣的東西是什麼嗎？
你無論如何也不會將這種亂如枯草的圖片與光滑潔白的牙齒聯係起來。不錯，這正是牙齒表麵釉質的顯微照片！
原來在微觀領域，看似緊密結實的牙齒也是由雜亂無章的細小骨質物構成的。那麼多的微孔和縫隙可以藏進很多細菌和酸堿分子。這就難怪牙齒容易受到侵蝕和疾病傷害了。相信你在看了這幅圖以後，會更加認真地每天早晚刷牙了。
再看右邊這張圖內起伏和尖銳、有如岩石的照片，想不到這竟然是光亮如鏡的鎳鍍層的顯微照片。我們經常見到的光亮的不鏽鋼扶手或用具，在顯微鏡下也都是這樣起伏不平。如果說牙齒因為是生物組織而有其疏鬆的一麵，那麼對於像鎳這樣重要的金屬，應該是很致密吧？但是，從微觀上看同樣是非常粗糙和極不平整的。
科學家拍攝這些顯微照片，當然不是拿來讓我們“猜猜看”的，而是為了研究微觀結構的狀態和改變會引起材料宏觀上的變化條件，從而在維護和開發新材料、新工藝中尋找規律並進行創新。
我們稱利用顯微鏡進行科學研究為顯微觀測技術。
事實上，在20世紀中期，電子顯微鏡已經用於科研和開發，但那時都是對靜止的樣本進行觀測，而現在的一個顯著進步就是可以對動態的樣本進行觀測。更重要的是這種新的顯微技術不僅僅用於科學研究，並且已經用於一些微觀過程的生產或加工控製，特別是對組織結構有一定要求的金屬材料，通過微觀測試技術可以得到有效的控製。
下麵我們以人們常見的金屬腐蝕和不常見的金屬氫脆為例，來認識顯微觀測的重要意義。
3.2.1 失去電子的危險
我們在第2章中已經知道失去或得到電子的分子被稱為離子。分子一旦失去電子，就已經不再是分子。這種微小的變化會帶來什麼問題，確實是令人想不到。
我們已經知道沒有比電子更小的微粒了。這麼小的一個微粒兒，失去了又有什麼大不了的？可千萬不能這樣認為。對於金屬，失去電子是危險的。由原子或分子組成的物質如果失去電子，就會使該物質發生質的變化。最為典型的就是金屬的生鏽。
我們常說的金屬生鏽，隻是一種通俗的說法。金屬生鏽的實質是金屬發生了氧化，如鐵生鏽就是變成了氧化鐵；鋁生鏽就是生成了氧化鋁等。在化學中，將凡是失去電子的過程都稱之為氧化。當然，金屬的氧化不一定是直接與氧發生了化學反應。大多數場合是與含氧酸反應生成了含氧酸鹽，與非含氧酸同樣可以生成鹽，如鐵與鹽酸反應生成三氯化鐵。金屬“生鏽”的實質是金屬與氧化劑反應失去電子成為金屬鹽。當金屬失去電子變成鹽以後，它就不僅失去了金屬光澤，變得難看或變色（不同的金屬鹽有不同的顏色，硫酸銅為藍色，硫酸鎳為綠色，氧化鉛為黃色等），最重要的是金屬生鏽以後，就會失去金屬原有的強度，甚至成為碎片或粉狀物。如果是金屬結構，如橋梁生鏽，就會出現危險。事實上，這些情況在現實生活中真的發生過，有些鋼結構的橋梁確實因為生鏽斷裂而垮掉。
人們將金屬生鏽的過程稱為腐蝕。而腐蝕的過程就是金屬不斷失去“微不足道”的電子的過程。由此可見，失去電子是多麼的危險。電子不會因為它極其微小而不重要，它是萬物不可或缺的重要組成部分，人類大大受益於電子。當然，利用不好，也會受害於電子。
3.2.2 遊走在金屬晶格間的氫
金屬的生鏽雖然由微小的電子的逃逸引起，但卻是可以被察覺的。因為鏽點或腐蝕點會露出馬腳，最終是鏽跡斑斑，結果就會真相大白。而另有一種金屬的大敵卻真的是難以察覺的，變化也是極其微小卻極為危險。
除了腐蝕，還有什麼小東西會讓堅強無比的金屬如此擔心受怕麼？當然有，這就是氫！想不到吧，最輕的四處飄逸的氣體，以其至柔的身軀會威脅到至堅的金屬！事實確實如此。為了說清楚這個問題，我們有必要對金屬的微觀結晶結構有一個基本的認識。
我們在前麵說到過物質結構的晶格現象，特別是金屬，都是以一定形式的結晶組織構成金屬整體的。在我們看來，致密結實的金屬，在微觀上是有空隙的，也就是由原子構成的結晶，根據金屬獲得的方法或者說生成的條件不同而在結構上有所不同。歸納起來有10多種結晶方式。
從化學的角度看，結晶是指在一定條件下，溶液中的分子在溶液中形成一定結構的固態物質的過程，如過飽和鹽溶液中的鹽晶體。結晶過程是從晶核生成到晶體長大的過程。如果晶核形成的速度比結晶長大的速度快，則結晶比較細小；相反，如果結晶長大的速度比晶核形成的速度快，則結晶比較粗大。金屬結晶過程基本上也遵循這個機理。
金屬晶體原子間的結合力是由金屬鍵維持的。金屬鍵是由金屬的自由電子和金屬原子及離子組成的晶體格子之間的相互作用構成的。金屬鍵實際上是一種包含有無限多的原子的多原子鍵。因為電子能量可以在整個金屬晶體內自由傳遞。