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湖北体彩十一选五爱彩乐遗漏:鋰電漿料福音 看低場核磁如何暢泳比表面檢測——訪儀思奇(北京)科技發展有限公司總經理楊正紅

儀器信息網 2019/07/09 10:24:01 點擊 1639 次
默克工藝
[導讀] 這款儀器可以通過核磁共振技術,測定膠體、乳液和懸浮液中顆粒的比表面積,對鋰電池漿料的涂覆工藝質量控制,以及石墨烯、、醫藥、化妝品、墨水等行業有顯著的幫助。

官方pc蛋蛋开奖历史查询 www.trluz.com 眾所周知,目前測量比表面積最主流的方法之一是氣體吸附法。但是該法只能測干燥固體的比表面,對于分散在液體中的樣品卻愛莫能助。而對于需要通過制漿過程形成的終產品,樣品在懸浮液狀態下的比表面信息卻非常重要。

有繩結就有解繩人,近日,儀思奇(北京)科技發展有限公司宣布代理的新產品Xigo系列膠體和懸浮液顆粒比表面積分析儀,則能夠通過專利的核磁共振技術,測定膠體、乳液和懸浮液中顆粒的比表面積!儀器信息網編輯采訪了儀思奇(北京)科技發展有限公司總經理、北京粉體技術協會專家委員楊正紅,請其對Xigo系列膠體和懸浮液顆粒比表面積分析儀的特性、技術原理和應用場景進行了解讀,并探訪了其背后的故事。訪談詳情摘錄如下,以饗讀者。

原理核心是核磁共振的弛豫時間

儀器信息網:請您介紹下Xigo系列膠體和懸浮液顆粒比表面積分析儀的核磁共振技術原理和儀器的創新優勢?

楊正紅:Xigo系列潤濕顆粒比表面分析儀所采用的原理是基于這樣一種現象:當磁場改變時,與顆粒表面接觸的或附著在界面上的液體分子與內部的液體分子行為存在很大的差異。界面上液體分子呈現受嚴格約束的運動狀態,而內部自由的液體分子卻是可以隨意運動的。在顆粒表面液體的核磁共振馳豫時間遠小于液體內部的馳豫時間,其差別可以達到幾個數量級。懸浮液中顆粒的馳豫時間是這兩個馳豫時間的平均值:分別是對顆粒表面液體與自由液體相對總量加權得到的馳豫時間,從而可以直接推導出顆粒的總比表面積。

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這種方法的驅動力是“溶劑”液體的馳豫和在顆粒表面的液體馳豫之間的差異。文獻證明,這種差異在低頻時比在高頻時更大,也就是說,在比較10兆赫和100兆赫時,差異系數達到了3。所以Xigo選用的電子設備支持高達100兆赫的頻率,但測量采用的是13MHz的低場核磁。

這種方法的最大特點就是不僅可以測量比表面積,同時可以對應粒度分布。因為潤濕比表面積對應于粒度分布比直接測量粒度分布更加敏感,并且測量時間少于5分鐘,測量速度與粒度分布測量相近。但是,它可以在懸浮液狀態下直接測量,不用稀釋樣品,無需樣品制備;樣品用量少,無破環性,樣品可以儲存和重新測量。這種測量方法適用任何類型的顆粒(乳液和懸浮液),適用于至少含有一個氫原子的任何液體,包括液體混合物(混溶),儀器同時具有較寬的濃度范圍0.01%至60+%(最好高于1%)。樣品可以儲存和重新測量。該儀器的軟件標準模式(QC模式)用于比表面測量;但在高級模式(R&D模式)下,就是一臺獨立工作的經典核磁共振譜儀(小核磁)。

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Xigo系列膠體和懸浮液顆粒比表面積分析儀具體參數


Xigo系列膠體和懸浮液顆粒比表面積分析儀視頻實操簡介

類比氣體吸附儀 分散性檢測是最大優勢

儀器信息網:Xigo系列膠體和懸浮液顆粒比表面積分析儀,與氣體吸附儀相比有哪些優勢和側重點?這系列儀器具體有那幾款型號?

楊正紅:氣體吸附儀測定的是固體,用于原料的檢驗;而Xigo測定的是中間體,就是將原料制成漿料后的分散效果的質量控制和評價。其作用,我用下面這個經典案例來說明:

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當TiO2顆粒得到很好地分散時,色素性能就得到優化。BET計算的是粉體比表面積,無法判定它在液體中的分散效果。而Xigo系列測定的是潤濕顆粒的比表面,可以給出分散效果的明確判斷。即分散不好時,比表面明顯低于樣品BET值,當分散很好時,其值與BET值一致。

Xigo系列潤濕顆粒比表面分析儀目前有四款型號,分別是Area(基本型)、Drop(可用于水中油或油中水的測定)、Flow(用于改變條件的連續監測)和Chek(工廠在線應用):

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目前Area已經能測量多孔材料。例如,多孔石墨烯懸浮液表現出兩種不同的弛豫,一種與顆粒的外表面有關,另一種與顆粒內的液體有關。通過觀察弛豫峰的大小和弛豫時間,科學家可以研究孔隙率和孔徑分布的變化。目前,我已經委托工廠將Drop發展到納米泡測量,即由液-液界面發展到液-氣界面的應用 。

最大應用空間:鋰電漿料涂覆工藝質控

儀器信息網:Xigo系列儀器應用最廣泛的行業領域有哪些?

楊正紅:該儀器應用的最大福音是鋰電池漿料的涂覆工藝質量控制,過去兩年,效仿于日本電池廠,我們一直致力于用電聲法zeta電位及微觀電學性質得到鋰電池漿料的質量控制評判標準。但是,由于外方技術保密和漿料難以穩定的原因,我們對質控參數的摸索進展緩慢。而Xigo測量簡單,只出一個數據,對鋰電池漿料非常適用,對DT系列超聲和電聲法粒度和zeta電位儀是一個很好的補充。與DT一樣,日本是Xigo的最大市場,豐田、尼桑、三菱和三星等著名公司都是Xigo的用戶。另外,Xigo對于石墨烯、碳納米管、銀漿以及電子漿料等行業也都是切實可行的監測和評估手段,對于陶瓷、藥物、化妝品、催化劑、墨水甚至紙漿和粘土等行業都是分散穩定性簡單易行的質控手段。

無論電池、醫藥、催化劑和電子工業,在工藝生產過程中,粉體原料都需要調成漿料與添加劑充分混合再形成終產品。然而,在液體中混合顆粒并不容易做到均勻,顆粒必須分散得很好才能發揮作用,比如電池漿料中導電劑。這就造成了相同工藝但不同批次之間,或相同配方不同批號之間的性能差異。雖然我們有動態光散射技術、超聲法粒度和zeta電位技術或多重光散射技術來測定漿料性質,但這些技術要么需要其它參數的輸入才能準確計算,要么出一條曲線或參數需要有豐富的經驗和積累去解讀,這樣就很難適應現場環節質控的需求。這樣,就呼喚更好的工具來快速測量液體中的顆粒,簡單地判定顆粒的分散程度,以控制分散,提高產品性能。Xigo利用核磁共振馳豫時間的測定,探知乳液或懸浮體系中“顆?!庇搿叭薌痢敝淶謀礱婊?、親和性、浸潤性,計算液體或漿料體系中顆粒比表面積的技術,恰好符合這一需求,尤其是對石墨烯和碳納米管、化妝品和墨水行業。

緣起20年前 萌芽10年前  

儀器信息網:請您介紹下生產Xigo系列產品的美國Xigo Nanotools公司,儀思奇為何選擇代理該款產品?目前在全世面范圍內有哪些廠商具有這類型儀器?在中國是否有同類產品的競爭對手?

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圖左:Xigo公司CEO Sean Race;圖右:儀思奇(北京)科技發展有限公司總經理楊正紅

楊正紅:西戈納米工具公司(Xigo nanotools)由Sean Race和David Fairhurst博士于2005年在美國創立,其使命是為新興的納米材料行業提供新的創新“工具”。其目標是為科學家、研究人員和公司用戶提供占地面積小,易于使用的納米科學研究和精確測量工具。Xigo公司的CEO Sean Race原來是Bohlin 儀器公司的美國總裁,該公司于2003年底被馬爾文帕納科收購,David 曾經是布魯克海文儀器公司(Brookhaven Instruments)副總裁,《Particle Sciences》的執行副總裁。

早在1988年,我在北京大學天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室負責儀器管理的時候, 有機會到德國Bruker公司培訓。在那里,我就看到并了解了如何用核磁共振技術通過測量弛豫時間計算食品當中水含量的技術和儀器。所以,當我在2009年PittCon上看到Xigo測量潤濕顆粒比表面的儀器,并不感到奇怪,只是并不清楚它的應用點在哪里。隨著儀思奇(北京)科技發展有限公司的成立,作為一家中關村高新技術企業和新儀器技術研發及應用推廣與服務平臺,我們的工作重心也從儀器推廣為主,轉向了提供解決方案為主,而美國西戈納米工具(Xigo nanotools)和法國高端技術(Cordouan Technologies)的產品恰恰是我們缺乏和正在尋找的納米科學的解決方案,是對儀思奇現有技術手段的完美補充,有些技術填補了國內空白。而Xigo也正在探索擴大中國市場應用的途徑,我的動向也自然引起了他們的關注??梢運?,10年后我們是在理念、市場、應用和彼此需求幾乎趨同的情況下水到渠成,再次自然交集在一起的。

附:采訪嘉賓簡介

5.jpg楊正紅,儀思奇(北京)科技發展有限公司總經理,現為國際標準化組織顆粒表征篩分法以外的粒度分析方法技術委員會(ISO/TC24/SC4)專家委員,全國顆粒表征與分檢及篩網標準化技術委員會顆粒分技術委員會委員,中國顆粒學會第七屆理事會高級理事,中國化工學會化肥專業委員會第十屆委員會專家委員,北京粉體技術協會專家委員。

1985年畢業于北京大學藥學院,師從著名化學家,我國生物無機化學學科的開拓者, 中科院院士王夔教授。留校任教至副研究員期間,主要從事自由基生命科學研究并擔任天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室儀器組組長,先后發表及合作發表論文三十余篇,獲得國家教委科技進步二等獎及北京市衛生局科技進步二等獎各一項。

1997年4月,被聘為瑞士華嘉公司分析儀器部產品專家。2000年以來,有近20篇顆粒特性分析的論文發表。2004年起,先后被英國馬爾文儀器公司聘為市場部經理及北方區經理,并同時擔任美國康塔儀器公司中國區經理,北京代表處首席代表。

這期間,先后發表或合作發表涉及粒度測定,納米技術與納米科學,吸附理論及氫吸附的論文10余篇,多次被邀請作為國家標準審查專家組成員?!段錮砦?00問》于2016年12月出版發行。

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編輯: 李易明
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