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激光粒度儀在納米材料粒度檢測中的應用

濟南微納 2016-07-15 | 閱讀：3069

一、納米材料

納米級結構材料簡稱為納米材料，廣義上是指三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍超精細顆粒材料的總稱。根據2011年10月18日歐盟委員會通過的定義，納米材料是一種由基本顆粒組成的粉狀或團塊狀天然或人工材料，這一基本顆粒的一個或多個三維尺寸在1納米至100納米之間，并且這一基本顆粒的總數量在整個材料的所有顆粒總數中占50％以上。納米材料具有一定的獨特性，當物質尺度小到一定程度時，則必須改用量子力學取代傳統力學的觀點來描述它的行為，當粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時，其粒徑雖改變為1000倍，但換算成體積時則將有10的9次方倍之巨，所以二者行為上將產生明顯的差異。

納米技術和納米材料是當今世界深受重視的高新技術, 同時它又是各高新技術的基礎。盡管還有不少技術問題有待深入研究, 如納米顆粒尺寸及其分布和形貌控制; 團聚體的控制與分散; 納米顆粒的表面特性及表面改性; 納米材料的基礎理論等, 但它已顯示了強大的生命力。歐洲聯盟委員會在1995 年發表的一份研究報告預測, 今后10年內納米技術的開發將成為僅次于芯片制造的世界第二大制造業。市場的突破口很可能在信息、微電子、醫藥、環境等領域。我國有發展納米材料的豐富原料和廣闊市場, 納米材料的應用將前途無量。

二、納米材料的應用及現狀

納米材料的應用：（1）信息產業中的納米技術：①網絡通訊、寬頻帶的網絡通訊、納米結構器件、芯片技術以及高清晰度數字顯示技術。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件。③網絡通訊的關鍵納米器件，如網絡通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面，我國的研究水平不落后，在安徽省就有。④壓敏電阻、非線性電阻等，可添加氧化鋅納米材料改性。（2）環境產業中的納米技術：納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環境，必須用納米技術。我們現在已經制備成功了一種對甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設備，可使空氣中的大于10ppm的有害氣體降低到0.1ppm，該設備已進入實用化生產階段；利用多孔小球組合光催化納米材料，已成功用于污水中有機物的降解，對苯酚等其它傳統技術難以降解的有機污染物，有很好的降解效果。近年來，不少公司致力于把光催化等納米技術移植到水處理產業，用于提高水的質量，已見成效； (3)能源環保中的納米技術：在合理利用傳統能源方面，現在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當中自循環，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了，實際上它是一種液態小分子可燃燒的團簇物質，有助燃、凈化作用。現在國際上主要研發能量轉化材料，我國也在做，它包括將太陽能轉化成電能、熱能轉化為電能、化學能轉化為電能等。(4)納米生物醫藥：目前，國際醫藥行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制藥業。納米生物醫藥就是從動植物中提取必要的物質，然后在納米尺度組合，最大限度發揮藥效，這恰恰是我國中醫的想法。在提取精華后，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、淀粉，使其高效緩釋和靶向藥物。對傳統藥物的改進，采用納米技術可以提高一個檔次。(5)納米新材料：據美國測算，到21世紀30年代，汽車上40％鋼鐵和金屬材料要被輕質高強材料所代替，這樣可以節省汽油40％，減少co2，排放40％，就這一項，每年就可給美國創造社會效益1000億美元。此外，還有各種功能材料，玻璃透明度好但份量重，用納米改進它，使它變輕，使這種材料不僅有力學性能，而且還具有其他功能，還有光的變色、貯光，反射各種紫外線、紅外線，光的吸收、貯藏等功能。(6)納米技術對傳統產業改造：對于中國來說，當前是納米技術切入傳統產業、將納米技術和各個領域技術相結合的最好機遇。首先是家電、輕工、電子行業。合肥美菱集團從1996開始研制納米冰箱，可折疊的pvc磁性冰箱門封不發霉，用的是抗菌涂料，里面的果盤都采用納米材料，發展輕工、電子和家用電器可以帶動涂料、材料、電子原器件等行業發展；其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業發展的趨勢。

三、納米材料粒度分析

隨著納米材料在高心技術產業、國防、醫藥等領域的廣泛應用，顆粒測量技術將向測量下限低、測量范圍廣、測量準確度和精確度高、重現性好等方向發展。因此，對顆粒測量技術的要求也越來越高。綜觀各種顆粒測量方法和技術，為適應顆粒粒度分析的更高要求，光散射法、基于顆粒布朗運動的測量方法和質譜法等顆粒粒度分析手段將更加完善并得到更廣泛的應用。為了適合納米科技發展的需要，納米材料的粒度分析方法逐步成為粒度分析的重要內容。目前，適合納米材料粒度分析的方法主要是激光動態光散射粒度分析法和光子相關光譜分析法，其測量顆粒最小粒徑可以達到20nm和1nm。

本次試驗使用的winner802基于動態光散射原理的納米激光粒度儀，測試范圍1-10000nm，測試報告如下：