【原创】【直播预告】纳米颗粒如何测量?动态光散射法超硬核!


来源:中国粉体网   星耀

[导读]  纳米颗粒广泛应用的关键在于颗粒的尺度效应,因此对粒径及形貌的准确测量,是纳米颗粒应用的前提。

中国粉体网讯  随着社会生产力的发展,纳米颗粒广泛应用于涂层、电子、冶金、信息技术、生物医学、航天及环境保护等领域。纳米颗粒广泛应用的关键在于颗粒的尺度效应,因此对粒径及形貌的准确测量,是纳米颗粒应用的前提。


 

图片来源:Pixabay


1 为什么要测纳米颗粒粒度?


大部分固体材料均是由各种形状不同的颗粒构造而成,因此,细微颗粒材料的形状和大小对材料结构和性能具有重要的影响。如水泥的水化反应、涂料的附着力、电池材料的充放电、药物被人体吸收的程度、过滤器的过滤效率、磁性材料的磁导率和矫顽力、杀虫剂效力、大气和环境污染等,无不与颗粒大小有关。


 

图片来源:微纳颗粒


当材料的粒度大小达到纳米尺度时,将具有传统微米级尺度材料所不具备的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应等诸多特性。因此,对纳米材料的颗粒大小、形状进行表征和控制,具有重要的意义。一般固体材料颗粒大小可以用颗粒粒度概念来描述,但由于颗粒形状的复杂性,一般很难直接用一个尺度来描述一个颗粒大小,因此,在粒度大小的描述过程中广泛采用等效粒度的概念。


2 纳米颗粒的测量方法分析


现有测量方法中,扫描电子显微镜法是公认最直观、准确的方法,常作为其他测量方法的检验与标定。然而,扫描电镜法具有统计效率低、制样复杂、要求样品导电性等局限性,无法对颗粒进行原位观测,影响测量结果的准确性。


动态光散射(DLS)法,是一种实时、快速、无损的统计学颗粒粒径测量方法,相对于电镜法可以对样品进行原位观测,被广泛关注。


3 动态光散射法测量原理


测量原理:分散在液体中的纳米颗粒的布朗运动使得散射光随时间而波动,对散射光信号做自相关运算得到光强自相关函数,通过计算相关函数的衰减时间,得到平移扩散系数,进而计算出颗粒的粒径。下图是动态光散射颗粒测量原理图。


 

动态光散射颗粒测量原理图


不同的仪器,由于测量原理不同,因此测量结果也不同。动态光散射法测量的是颗粒的流体力学直径,是指与被测颗粒具有相同扩散系数的球体的直径,因此不能简单地与其他方法的测量结果对比。


4 网络直播预告


纳米颗粒粒径准确测量对于纳米材料的发展与应用是十分重要的。2021年10月27日中国粉体网旗下粉体公开课平台邀请到山东理工大学刘伟教授《动态光散射纳米颗粒粒度测量方法及应用》报告。报告会详细介绍动态光散射法纳米颗粒粒度测量原理并讲述动态光散射法纳米颗粒粒度测量操作指南、样品制备、仪器验证、数据质量和解释等内容。


 


5 专家介绍


刘伟,山东理工大学教授、博士生导师,省级优秀研究生导师,全国颗粒表征与分检及筛网标准化技术委员会委员,全国微细气泡技术标准化技术委员会委员。研究领域包括颗粒粒度的测量理论与方法、微弱信号检测与处理等,目前主要致力于研制纳米粒度电位仪、动态图像粒度粒形测量仪以及在线激光粒度仪等。曾先后主持国家重大科学仪器设备开发重点专项子课题1项、国家科技支撑计划项目1项、山东省重点研发计划项目1项、山东省自然科学基金2项,首位获得山东省教学成果二等奖1项,中国颗粒学会科技进步二等奖1项,在国内外学术期刊上发表研究论文50余篇,被SCI/EI检索近20篇,授权发明专利10余项。牵头制定国家标准“Zeta电位测量操作指导原则”1项。


参考来源:

【1】孙淼,等.多角度动态光散射法的纳米颗粒精确测量.计量学报.2020.

【2】微纳颗粒官方网站

【3】徐亚南.动态光散射加权反演方法研究.山东理工大学.2020.

【4】汪瑞俊.纳米材料粒度测试方法及标准化.安徽化工.2018.

(中国粉体网编辑整理/星耀)

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作者:星耀

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