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激光粒度儀在納米材料粒度檢測(cè)中的應(yīng)用

濟(jì)南微納 2016-07-15 | 閱讀：3101

一、納米材料

納米級(jí)結(jié)構(gòu)材料簡(jiǎn)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(xì)顆粒材料的總稱。根據(jù)2011年10月18日歐盟委員會(huì)通過(guò)的定義，納米材料是一種由基本顆粒組成的粉狀或團(tuán)塊狀天然或人工材料，這一基本顆粒的一個(gè)或多個(gè)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(shù)量在整個(gè)材料的所有顆?？倲?shù)中占50％以上。納米材料具有一定的獨(dú)特性，當(dāng)物質(zhì)尺度小到一定程度時(shí)，則必須改用量子力學(xué)取代傳統(tǒng)力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)描述它的行為，當(dāng)粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時(shí)，其粒徑雖改變?yōu)?/span>1000倍，但換算成體積時(shí)則將有10的9次方倍之巨，所以二者行為上將產(chǎn)生明顯的差異。

納米技術(shù)和納米材料是當(dāng)今世界深受重視的高新技術(shù), 同時(shí)它又是各高新技術(shù)的基礎(chǔ)。盡管還有不少技術(shù)問(wèn)題有待深入研究, 如納米顆粒尺寸及其分布和形貌控制; 團(tuán)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(chǔ)理論等, 但它已顯示了強(qiáng)大的生命力。歐洲聯(lián)盟委員會(huì)在1995 年發(fā)表的一份研究報(bào)告預(yù)測(cè), 今后10年內(nèi)納米技術(shù)的開發(fā)將成為僅次于芯片制造的世界第二大制造業(yè)。市場(chǎng)的突破口很可能在信息、微電子、醫(yī)藥、環(huán)境等領(lǐng)域。我國(guó)有發(fā)展納米材料的豐富原料和廣闊市場(chǎng), 納米材料的應(yīng)用將前途無(wú)量。

二、納米材料的應(yīng)用及現(xiàn)狀

納米材料的應(yīng)用：（1）信息產(chǎn)業(yè)中的納米技術(shù)：①網(wǎng)絡(luò)通訊、寬頻帶的網(wǎng)絡(luò)通訊、納米結(jié)構(gòu)器件、芯片技術(shù)以及高清晰度數(shù)字顯示技術(shù)。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件。③網(wǎng)絡(luò)通訊的關(guān)鍵納米器件，如網(wǎng)絡(luò)通訊中激光、過(guò)濾器、諧振器、微電容、微電極等方面，我國(guó)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(huán)境產(chǎn)業(yè)中的納米技術(shù)：納米技術(shù)對(duì)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(shù)。要凈化環(huán)境，必須用納米技術(shù)。我們現(xiàn)在已經(jīng)制備成功了一種對(duì)甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設(shè)備，可使空氣中的大于10ppm的有害氣體降低到0.1ppm，該設(shè)備已進(jìn)入實(shí)用化生產(chǎn)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(jī)物的降解，對(duì)苯酚等其它傳統(tǒng)技術(shù)難以降解的有機(jī)污染物，有很好的降解效果。近年來(lái)，不少公司致力于把光催化等納米技術(shù)移植到水處理產(chǎn)業(yè)，用于提高水的質(zhì)量，已見成效； (3)能源環(huán)保中的納米技術(shù)：在合理利用傳統(tǒng)能源方面，現(xiàn)在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當(dāng)中自循環(huán)，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進(jìn)汽油、柴油的添加劑已經(jīng)有了，實(shí)際上它是一種液態(tài)小分子可燃燒的團(tuán)簇物質(zhì)，有助燃、凈化作用?，F(xiàn)在國(guó)際上主要研發(fā)能量轉(zhuǎn)化材料，我國(guó)也在做，它包括將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能、熱能轉(zhuǎn)化為電能、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能等。(4)納米生物醫(yī)藥：目前，國(guó)際醫(yī)藥行業(yè)面臨新的決策，那就是用納米尺度發(fā)展制藥業(yè)。納米生物醫(yī)藥就是從動(dòng)植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國(guó)中醫(yī)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(duì)傳統(tǒng)藥物的改進(jìn)，采用納米技術(shù)可以提高一個(gè)檔次。(5)納米新材料：據(jù)美國(guó)測(cè)算，到21世紀(jì)30年代，汽車上40％鋼鐵和金屬材料要被輕質(zhì)高強(qiáng)材料所代替，這樣可以節(jié)省汽油40％，減少co2，排放40％，就這一項(xiàng)，每年就可給美國(guó)創(chuàng)造社會(huì)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(jìn)它，使它變輕，使這種材料不僅有力學(xué)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(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造：對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前是納米技術(shù)切入傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、將納米技術(shù)和各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)相結(jié)合的最好機(jī)遇。首先是家電、輕工、電子行業(yè)。合肥美菱集團(tuán)從1996開始研制納米冰箱，可折疊的pvc磁性冰箱門封不發(fā)霉，用的是抗菌涂料，里面的果盤都采用納米材料，發(fā)展輕工、電子和家用電器可以帶動(dòng)涂料、材料、電子原器件等行業(yè)發(fā)展；其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

三、納米材料粒度分析

隨著納米材料在高心技術(shù)產(chǎn)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)藥等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，顆粒測(cè)量技術(shù)將向測(cè)量下限低、測(cè)量范圍廣、測(cè)量準(zhǔn)確度和精確度高、重現(xiàn)性好等方向發(fā)展。因此，對(duì)顆粒測(cè)量技術(shù)的要求也越來(lái)越高。綜觀各種顆粒測(cè)量方法和技術(shù)，為適應(yīng)顆粒粒度分析的更高要求，光散射法、基于顆粒布朗運(yùn)動(dòng)的測(cè)量方法和質(zhì)譜法等顆粒粒度分析手段將更加完善并得到更廣泛的應(yīng)用。為了適合納米科技發(fā)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(nèi)容。目前，適合納米材料粒度分析的方法主要是激光動(dòng)態(tài)光散射粒度分析法和光子相關(guān)光譜分析法，其測(cè)量顆粒最小粒徑可以達(dá)到20nm和1nm。

本次試驗(yàn)使用的winner802基于動(dòng)態(tài)光散射原理的納米激光粒度儀，測(cè)試范圍1-10000nm，測(cè)試報(bào)告如下：