赢创专家访谈
投资能为组织带来潜在收益的分析仪器前，听取他人的经验是非常有用的。本次，我们很荣幸地邀请到来自赢创硅基产品组合的合作科学家，与大家一同分享有关 FT4 粉体流变仪®的使用、应用和价值的第一手分析见解。
赢创是全球领先的二氧化硅生产商之一，业务涵盖医疗、个护、食品、农业、饲料和家居护理行业。十多年前，赢创首次投资了 FT4 粉体流变仪。此后，该组织越来越多的科学家开始使用这款仪器，并扩展到从美国到德国的整个公司，所生成的重要信息为食品、制药和农药到个护、化妆品和家居产品，再到塑料和 3D 打印等行业应用提供支持。让我们跟随这些每天致力于改善粉体特性的解决方案创造者，了解他们的观点和经验。
01 决定投资
赢创是如何确定 FT4 的潜力
并决定进行投资的？
二氧化硅是一种常见产品添加剂，作用包括提高分散性、防止结块、控制流体流变、用作消泡剂等。很多行业都依靠二氧化硅来改善粉体流动性。凭借具有多功能的沉淀二氧化硅和气相二氧化硅系列产品，赢创可针对不同应用的特定需求提供定制化解决方案。因此，我们的关键业务是精准掌握二氧化硅表现性能的相关机理。我司长期投资于粉体流动性测试设备。
“大约 35 年前，我们开发出了使用自制料斗评价粉体流动性的内部方法。” AEROSIL® 和 SIPERNAT® 硅基产品技术总监 Chris Proulx 说道。“多年来，我们对这些料斗进行了优化，并将其作为孔口流出类型评价的简单、有用工具提供给我们的客户。我们也试过振实密度法、卡尔指数测量、休止角、剪切池、可压性等，但这些都是单一维度的测试方法。我们想要更加高效的方式：例如，药物配方的休止角测试需要花费 20 分钟，而这个时间内 FT4 能完成很多项测量，提供更丰富的信息。”
“十多年前，我在展会上首次接触到 FT4。我认为它的真正潜力在于可为我们的产品提供科学解读和证明，特别是已有明确证据表明其成功应用的制药行业。从一开始，这款仪器就深受工程师的青睐，因为它可促进数据的吸收和使用。深入了解粉体行为是一项长期任务，我们很快认识到 FT4 才是改进的关键。”
通过进一步的仪器调研（包括样品测试），证实了前期潜力评价结果，初始投资的成功为向食品行业的大量出售奠定合理的实践与理论基础。赢创的各种潜在产品在特定用例具有不同的性能优势。
“通过这款设备，我们可以向客户证明我们对工业应用的全面了解以及产品在解决问题方面的性能。FT4 提供的关键数据对于业务发展至关重要。”
02 掌握仪器
学习使用 FT4 有多容易？
经过“前几代”科学家的经验积累，赢创能够快速开展 FT4 的操作培训工作。首次通常只需要两到三小时的动手实践培训，即可将仪器交至实习生进行操作：即使是没有经验的科学家，也可使用这款简单工具来生成有用、可靠的信息。但是，对于早期用户来说，也是这样的吗？能否介绍下第一次使用时的感受？
“尽管 FT4 会生成大量数据，但经证实这款仪器非常简单易学。” Chris Proulx 表示，“此外，它还向我们提供了多种可用支持。除资源丰富、内容实用的参考网站外，客服人员响应迅速，知识面广，能够随时为我们提供所需的优质支持。与其他传统方法相比，可同时进行多项测试，因此测量速度快。事实上，只需相对较短的时间，即可生成大量有用数据。”
“这款仪器会引导用户完成所需的全部测试，”结构性聚合物总经理 Vikram Devarajan 评价道，“每一步测试都有图片和说明。所以，即使是从零开始学习，培训要求也很低，学习曲线并不陡峭。这是一款开箱即用、全方位的粉体测试工具包，随附文档的作用非常大。”
“标准测试程序、自动化水平和软件使 FT4 成为真正的用户友好型工具。”应用科学家 Jonathan Gorka 赞同道，“样品制备和运行非常简单，方便快速生成大量信息。在粉体测试中，既要能够实现方法定制，又要确保仪器的易用性。有的仪器看似具有较高的定制灵活性，但设备操作较复杂，学习起来也很费劲。FT4 在这二者中取得了最佳平衡：一方面保证了基础功能，另一方面可根据自身需求量身定制测试，方便用户高效、快速地工作。”
03 产生新的见解
FT4 生成了哪些信息？
它如何阐明粉体性能？
“FT4 能够建立微观和宏观的桥梁。”高级技术营销经理 Saiid Mohammed 说道，“我的意思是它可以让人看到颗粒层面变化的堆积效应。我们使用的二氧化硅通常有很多细小颗粒，这些细小颗粒可粘附到较大的基质颗粒上并影响粉体行为。通过扫描电子显微镜等技术，可以观察粘附、颗粒表面覆盖和形态相关变化，但我们需要了解其实际表现：颗粒相互作用的变化如何影响应用相关特性（例如流动性）。这就是我们从 FT4 得到的信息。”
赢创科学家使用了 FT4 的全部功能，包括动态、截切、堆积粉体测试能力，旨在通过不同测试程序获得任何给定粉体样品的多维度见解。
“这就像是拼图一样。” Saiid Mohammed 继续说道，“每一项测试都针对产品的不同性能。剪切池提供了一部分信息，而加入可压性和透气性相关数据后，我们即可获取更多产品信息。我们也使用动态测试和充气测试作为基准程序。完成产品的整个拼图后，即可深入了解并优化客户解决方案，这是一件很有成就感的工作。”
对于 3D 打印等应用，非常重视干粉流动行为以及重复量化流动性的能力。此外，剪切池测试经验证尤其适用于洗涤剂表征，要求通过添加液体表面活性剂来阐明粉体系统的相互作用（粘结）。“当混合物表面逐渐覆盖表面活性剂，我们即可测量出表面活性剂添加量对粘性和剪切的影响。”对于需要吸收力的应用，评价配方中的液体含量时，粘性也是一个有用参数。
该小组还需要重复进行多方面的粉体测试。
“FT4 作为多元测试仪器，能提供很多粉体流变的相关信息，我是液体流变学专业出身，因此对粉体流变学语言也比较敏感，两者可以相互补充。”个护和化妆品部门科学家 Christina Sotelo 说道，“在个护部门，流变的科学和统计数据可用于主观评价产品质量以及合意性，FT4 已成功证明了这一点。通过全面测量玉米淀粉、云母、滑石粉等成分，我们以此量化了‘滑度’这一特性。我们还能直接研究吸湿性的影响，这是爽身粉的另一关键参数。通过这些测量，我们可在基础配方中添加各种成分以提高配方‘滑度’，这在定组研究中是可感知的。”
“检测二氧化硅对聚合物粉末的影响时，我发现透气性和可压性具有很好的区分度。” Jonathan Gorka 说道，“透气性对于细粉非常敏感，这些细粉对粉体性能产生了重大影响。塑料粉末会在压力下变成固体块。我们的添加剂能够改变颗粒的填充性。此外，动态参数能够区分静电堆积对流动性的影响，尤其是低导电性粉体。通过 FT4，我们可以观察粉体中是否存在这些问题，并用我们的产品予以解决。”
“通过有效运用各项测试发现产品的增值卖点，确实是一种非常不错的方法。通过测量压力和剪切对吸收液体的粉体的影响，我们可以确定配方中产品的用量、混合物的耐受程度、以及填充装袋时的流动表现。”
04 收获回报
FT4 的最大好处是什么？
赢创与 FT4 的合作主要带来三个好处。首先，提高了效率，节省了时间和成本。其次是能力提升，可解决技术问题，提供功能强大、科学合理的解决方案，直接满足客户要求。最后，成为行业领域的专家，加强客户和其他业务伙伴对于我们的信任。
“开发用于 3D 打印的新型聚合物粉末时，我们可能会筛选多达500种配方。” Vikram Devarajan 说道。“有了 FT4，我们可以每种使用 100g，从测试数据中快速缩小可选范围。即使没有打印试验，也可以剔除过度润滑或者流动性差的配方，从而轻松节省大约两个月的打印时间。开发进度更快，浪费更少。”
“例如，我们与某药品制造商的合作项目就很好地说明了 FT4 所能提供的深度理解。” Chris Proulx 说道，“在该项目中，我们需要为在灌装过程中出现问题的配方进行改进。很多药物配方经过了所有药物开发阶段，却在药物输送阶段出现问题。药物粉末通常粘性较强，混合、运输过程越多，灌装时越容易发生问题。由于颗粒摩擦，颗粒配方中的活性成分很容易泄漏。而 FT4 剪切程度则能看出粘性的变化，选定助流剂的添加量和添加方式，从而减少配方摩擦和颗粒应力，解决灌装过程中的粘性问题。”
“FT4 具有标志性意义！” Saiid Mohammed 说道。“每当客户得知我们正在使用 FT4 时，他们会认为我们能提供值得信赖的专业知识和服务水平，然后与我们合作。并且，当我们向客户展示诊断和解决粉体加工问题的先进能力时，FT4 会使他们相信我们能成为其最强大的合作伙伴。对于所展示的 FT4 数据，我总是对其质量充满信心，相信科学是可靠的。我们的业务由此获益良多。”
关于数据完整性的观点得到了该小组其他成员的认同。如前所述，学会数据解读（术语经验、理解机器能力、颗粒测量和在制品性能经验等），尽管需要花费时间，但非常有帮助。
05 经验教训
对于那些想要优化粉体测试方法，
或正在考虑使用FT4的任何人，
您有什么建议吗？
以下是对FT4用户的实用建议：
“确保每次都严格遵守测试程序。”结构性聚合物高级科学家 Abhi Bhat 博士说道，“这些程序经过了严格定义，必须时刻遵循。一方面可通过调节循环等步骤来实现FT4的高重复性，尽可能减少操作员之间的差异，另一方面则需遵循简单说明，确保实现最佳性能。”
“事实上，我们已将 FT4 用于生产和产品质量检测，” Vikram Devarajan 补充道，“在这种环境下，重复性和易用性是重要因素，但我们相信 FT4 会在这两个方面都表现出色。”
对于更通用的粉体测试建议，提供的一致性建议是：“不要仅凭单一数据解读粉体行为。”
“如果有能力在相对较短的时间内测量多个参数，最终就会发现与应用最相关的特性。”Christina Sotelo 说道，“这就像是法医学的证据收集过程。制定需要完成的检查表：透气性、充气数据、剪切等。核心动态测试是普遍相关的，重复测试均采用了基本流动能/可变流速测试程序。”
“如果是对过去的自己，我会建议不要在一条信息上花费太多的时间。” Saiid Mohammed 说道。“更有效的方法是先完成一系列测试，然后尝试解读所有信息。仪器上花费的时间越多，学到的知识越多，但我的教训是可以在最开始就节省好几个小时！”
“理解 FT4 提供的信息、在粉体和应用基础上进行数据解读，都需要时间。” Chris Proulx 说道。“对于复杂的粉体行为，生成可靠、多维度的数据是解决配方和加工问题的关键第一步。现在，我们有了可用的大型 FT4 数据库。这些数据永远不会过期，因此我们可用来阐明新问题、预测新配方的表现。随着不断的学习，我们将更容易理解和控制添加剂的行为。”
结语
通过来自赢创科学家的经验分享，证明了 FT4 是一款值得信赖、经常使用且有价值的仪器，在试验室中占据了重要的一席之地。毫无疑问，学习充分利用数据需要时间，不止作为仪器，还需要进行区分，但回报显然是值得的。任何仪器都无法消除粉体的复杂性。相反，正确的仪器可提供精确、可靠的相关数据，帮助粉体科学家利用这种复杂性开发出功能强大、回报丰厚的工业解决方案。赢创的经验表明一切皆有可能。
感谢以下赢创专家的参与和见解：
Abhi Bhat，结构性聚合物高级科学家；
Vikram Devarajan，结构性聚合物总经理；
Jonathan Gorka，应用科学家；
Saiid Mohammed，高级技术营销经理；
Chris Proulx，AEROSIL®和SIPERNAT®技术总监；
Christina Sotelo，个护和化妆品部门科学家
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2022第五届新型陶瓷技术与产业高峰论坛
会议时间
2022年12月14-15日
会议地点
江西·萍乡·湘东区会议中心
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