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粒度分析

2018.6.29

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。


对于不同原理的粒度分析仪器,所依据的测量原理不同,其颗粒特性也不相同,只能进行等效对比,不能进行横向直接对比。


1. 显微镜法(Microscopy):SEM,TEM;1nm~5μm范围;适合纳米材料的粒度大小和形貌分析;

优点是可以提供颗粒大小,分布以及形状的数据,此外,一般测量颗粒的大小可以从1纳米到几个微米数量级。并且给的是颗粒图像的直观数据,容易理解。

但其缺点是样品制备过程会对结果产生严重影响,如样品制备的分散性,直接会影响电镜观察质量和分析结果。电镜取样量少,会产生取样过程的非代表性。


2.沉降法(Sedimentation Size Analysis)

沉降法的原理是基于颗粒在悬浮体系时,颗粒本身重力(或所受离心力)、所受浮力和黏滞阻力三者平衡,并且黏滞力服从斯托克斯定律来实施测定的,此时颗粒在悬浮体系中以恒定速度沉降,且沉降速度与粒度大小的平方成正比;10nm~20μm的颗粒 ;


3.光散射法(Light Scattering)

激光衍射式粒度仪仅对粒度在5μm以上的样品分析较准确,而动态光散射粒度仪则对粒度在5μm以下的纳米样品分析准确。


激光光散射法可以测量20nm-3500μm的粒度分布,获得的是等效球体积分布,测量准确,速度快,代表性强,重复性好,适合混合物料的测量。


利用光子相干光谱方法可以测量1nm-3000nm范围的粒度分布,特别适合超细纳米材料的粒度分析研究。测量体积分布,准确性高,测量速度快,动态范围宽,可以研究分散体系的稳定性。其缺点是不适用于粒度分布宽的样品测定。 光散射粒度测试方法的特点:测量范围广,现在最先进的激光光散射粒度测试仪可以测量1nm~3000μm,基本满足了超细粉体技术的要求;测定速度快,自动化程度高,操作简单。一般只需1~1.5min;测量准确,重现性好;可以获得粒度分布。


 激光相干光谱粒度分析法:通过光子相关光谱(PCS)法,可以测量粒子的迁移速率。而液体中的纳米颗粒以布朗运动为主,其运动速度取决于粒径,温度和粘度等因素。在恒定的温度和粘度条件下,通过光子相关光谱(PCS)法测定颗粒的迁移速率就可以获得相应的颗粒粒度分布


光子相关光谱(PCS)技术能够测量粒度度为纳米量级的悬浮物粒子,它在纳米材料,生物工程、药物学以及微生物领域有广泛的应用前景。


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