大昌華嘉科學(xué)儀器部
已認(rèn)證
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1月23日武漢宣布封城,至今已經(jīng)過去了將近2個月。從媒體報道來看,國內(nèi)疫情在一天天的好轉(zhuǎn),但是對于那些需要外出的朋友們來說,還是不要放松警惕,準(zhǔn)備好防護(hù)工具——口罩?。?!關(guān)于口罩,現(xiàn)在大家面臨的最大的問題可能已經(jīng)不是選擇什么樣的口罩了,而是我還剩下什么口罩!
今天我們公眾號的內(nèi)容也是與口罩相關(guān),雖然我們不制造口罩,但是我們提供可以用來研究口罩的設(shè)備。讓我們先來簡單的認(rèn)識一下醫(yī)用口罩,再來看看我們的XRM可以對口罩這類纖維復(fù)合材料有什么樣的幫助。 醫(yī)用口罩的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理 醫(yī)用口罩實(shí)物圖片和SEM獲取的橫截面圖片分別展示了口罩的宏觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu),不難看出,不同層因其功能不同,選用的材料也有很大的差異。中間層主要用來過濾病菌,厚度約為156μm,纖維更細(xì)小,堆疊更密實(shí)。 ▲1.常見醫(yī)療口罩的構(gòu)成(圖片來自新華網(wǎng)) 2.口罩橫截面SEM圖片(https://www.instrument.com.cn/news/20200203/521212.shtml) 3.熔噴布微觀結(jié)構(gòu)圖(https://www.instrument.com.cn/news/20200203/521212.shtml) 中間層通常是聚丙烯熔噴無紡布,纖維直徑分布在0.5~10μm,以1~4μm為主。纖細(xì)的纖維,在三維空間中交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在保證空氣流通順暢的情況下,提供盡可能大的表面積,通過各種不同作用機(jī)理來過濾病菌,顆粒。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特征,尤其是三維空間的結(jié)構(gòu)特征是影響其過濾能力的重要因素之一,比如纖維材料的孔隙率,結(jié)構(gòu)分離程度,結(jié)構(gòu)厚度分布,纖維取向分布等。在二維尺度上,SEM為我們提供了非常清晰的圖像,可以用來對不同截面進(jìn)行的分析。如果我們需要無損的,高分辨率,高襯度的三維圖像呢?布魯克公司的SkyScan系列三維X射線顯微鏡可以滿足這樣的需求: 01 無損 不需要進(jìn)行切片,染色或噴金等樣品處理。 樣品可重復(fù)測試,進(jìn)行縱向比對。 02 無損高襯度圖像 聚丙烯這類主要由C,H等輕元素組成的物質(zhì),對X射線吸收非常弱,想獲得足夠高的對比度,①要求X射線探測器的靈敏程度高,可以識別出微小的信號差異,獲取吸收襯度信息。②設(shè)備整體精度高,探測器靈敏度高,在吸收襯度之外,還可以利用X射線相位的變化,獲得包含相位襯度的圖像。 ▲纖維CT虛擬切片,同時包含吸收襯度和相位襯度信息,分辨率350nm,纖維絲邊界清晰 03 大工作距離條件下的高分辨率模式 大工作距離條件下的高分辨率掃描,一般是通過透鏡或光錐對閃爍體產(chǎn)生的信號進(jìn)行二次放大,布魯克SkyScan采用高分辨率CCD探測器(1100萬像素,普通探測器一般為400萬像素)+具有放大功能的光纖實(shí)現(xiàn)幾何放大和光錐二次放大,并且在進(jìn)行二次放大的同時,可以保證成像速度,在合理的時間內(nèi)完成大工作距離下的高分辨率掃描。 ▲SkyScan2214光錐耦合兩級放大 04 軟件套裝 3D. Suite ▲SkyScan系列產(chǎn)品標(biāo)配軟件包3D.Suite,詳細(xì)信息可了解https://www.bruker.com/products/microtomography/micro-ct-software/3dsuite.htm 定量分析軟件可實(shí)現(xiàn): 孔隙率 比表面積 纖維直徑分布 局部孔徑分布 纖維取向 ▲復(fù)合材料纖維取向 利用三維X射線顯微鏡,獲取材料三維結(jié)構(gòu)圖像,結(jié)合配套的專業(yè)分析軟件,就可以突破二維空間的限制,打開3D甚至是4D研究領(lǐng)域的大門。 文章來源:布魯克X射線部門
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