中國粉體網(wǎng)訊  隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，納米顆粒廣泛應(yīng)用于涂層、電子、冶金、信息技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)、航天及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。納米顆粒廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵在于顆粒的尺度效應(yīng)，因此對粒徑及形貌的準(zhǔn)確測量，是納米顆粒應(yīng)用的前提。

圖片來源：Pixabay

1 為什么要測納米顆粒粒度？

大部分固體材料均是由各種形狀不同的顆粒構(gòu)造而成，因此，細(xì)微顆粒材料的形狀和大小對材料結(jié)構(gòu)和性能具有重要的影響。如水泥的水化反應(yīng)、涂料的附著力、電池材料的充放電、藥物被人體吸收的程度、過濾器的過濾效率、磁性材料的磁導(dǎo)率和矯頑力、殺蟲劑效力、大氣和環(huán)境污染等，無不與顆粒大小有關(guān)。

圖片來源：微納顆粒

當(dāng)材料的粒度大小達(dá)到納米尺度時(shí)，將具有傳統(tǒng)微米級尺度材料所不具備的小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等諸多特性。因此，對納米材料的顆粒大小、形狀進(jìn)行表征和控制，具有重要的意義。一般固體材料顆粒大小可以用顆粒粒度概念來描述，但由于顆粒形狀的復(fù)雜性，一般很難直接用一個(gè)尺度來描述一個(gè)顆粒大小，因此，在粒度大小的描述過程中廣泛采用等效粒度的概念。

2 納米顆粒的測量方法分析

現(xiàn)有測量方法中，掃描電子顯微鏡法是公認(rèn)最直觀、準(zhǔn)確的方法，常作為其他測量方法的檢驗(yàn)與標(biāo)定。然而，掃描電鏡法具有統(tǒng)計(jì)效率低、制樣復(fù)雜、要求樣品導(dǎo)電性等局限性，無法對顆粒進(jìn)行原位觀測，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

動態(tài)光散射（DLS）法，是一種實(shí)時(shí)、快速、無損的統(tǒng)計(jì)學(xué)顆粒粒徑測量方法，相對于電鏡法可以對樣品進(jìn)行原位觀測，被廣泛關(guān)注。

3 動態(tài)光散射法測量原理

測量原理：分散在液體中的納米顆粒的布朗運(yùn)動使得散射光隨時(shí)間而波動，對散射光信號做自相關(guān)運(yùn)算得到光強(qiáng)自相關(guān)函數(shù)，通過計(jì)算相關(guān)函數(shù)的衰減時(shí)間，得到平移擴(kuò)散系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出顆粒的粒徑。下圖是動態(tài)光散射顆粒測量原理圖。

動態(tài)光散射顆粒測量原理圖

不同的儀器，由于測量原理不同，因此測量結(jié)果也不同。動態(tài)光散射法測量的是顆粒的流體力學(xué)直徑，是指與被測顆粒具有相同擴(kuò)散系數(shù)的球體的直徑，因此不能簡單地與其他方法的測量結(jié)果對比。

4 網(wǎng)絡(luò)直播預(yù)告

納米顆粒粒徑準(zhǔn)確測量對于納米材料的發(fā)展與應(yīng)用是十分重要的。2021年10月27日，中國粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺邀請到山東理工大學(xué)的劉偉教授作《動態(tài)光散射納米顆粒粒度測量方法及應(yīng)用》報(bào)告。報(bào)告會詳細(xì)介紹動態(tài)光散射法納米顆粒粒度測量原理，并講述動態(tài)光散射法納米顆粒粒度測量操作指南、樣品制備、儀器驗(yàn)證、數(shù)據(jù)質(zhì)量和解釋等內(nèi)容。

5 專家介紹

劉偉，山東理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，省級優(yōu)秀研究生導(dǎo)師，全國顆粒表征與分檢及篩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員，全國微細(xì)氣泡技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員。研究領(lǐng)域包括顆粒粒度的測量理論與方法、微弱信號檢測與處理等，目前主要致力于研制納米粒度電位儀、動態(tài)圖像粒度粒形測量儀以及在線激光粒度儀等。曾先后主持國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)重點(diǎn)專項(xiàng)子課題1項(xiàng)、國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)、山東省自然科學(xué)基金2項(xiàng)，首位獲得山東省教學(xué)成果二等獎1項(xiàng)，中國顆粒學(xué)會科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表研究論文50余篇，被SCI/EI檢索近20篇，授權(quán)發(fā)明專利10余項(xiàng)。牽頭制定國家標(biāo)準(zhǔn)“Zeta電位測量操作指導(dǎo)原則”1項(xiàng)。

參考來源：

【1】孫淼，等.多角度動態(tài)光散射法的納米顆粒精確測量.計(jì)量學(xué)報(bào).2020.

【2】微納顆粒官方網(wǎng)站

【3】徐亞南.動態(tài)光散射加權(quán)反演方法研究.山東理工大學(xué).2020.

【4】汪瑞俊.納米材料粒度測試方法及標(biāo)準(zhǔn)化.安徽化工.2018.

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)請告知刪除！