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杨正红:以科研的态度做分析仪器

2016.1.12

  编者按:近年来,新材料不断涌现,各种有序介孔分子筛、微孔分子筛、金属-有机框架等不断地被合成出来,新材料的孔分析技术也随之得到了飞跃式发展。2015年8月,国际化学领域最权威的国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)公布了最新的比表面积和孔径的气体吸附分析规范,这是自该机构于1985年颁布的规范之后,气体吸附分析领域30年来的头等大事之一。借此,分析测试百科网采访了规范第一起草人所在的美国康塔仪器公司,近距离了解这支既传统又新锐的力量。

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康塔克默仪器贸易(上海)有限公司董事总经理 杨正红

  全球思维 本地服务

  后来居上,康塔仪器的中国之路

  美国康塔仪器公司成立于1968年,作为一家致力于粉体及多孔物质测量技术的仪器研发制造商,在美国物理化学和新材料研究领域广为人知。同时,康塔仪器是一家正在走向全球化的美国分析仪器公司,其四分之三的产品都销往美国以外的其他国家。近年来,康塔仪器公司的海外市场不断扩展,在德国、英国、中国、印度、日本等地都建立了分公司。2015年,在进入中国23年后,康塔仪器在中国上海成立了全资子公司——康塔克默仪器贸易(上海)有限公司。

  公司总经理杨正红谈到,比起行业内大多数外企,康塔的产品进入中国晚了十几年。1993年,由于中标世界银行贷款项目,美国康塔仪器的产品打开了中国市场的大门。1997年,杨正红作为产品工程师和销售经理开始与康塔结缘,随后被越来越多的中国用户认可,产品不仅进入了高校和研究院所,也广泛应用于企业当中。随着仪器销量逐渐增加,对高端仪器的应用支持提出了很高的要求。于是,2004年,美国康塔仪器公司决定正式在中国成立北京代表处,杨正红出任首席代表,负责康塔仪器的市场开发和产品技术支持。2007年,杨正红决定辞去当时兼任的马尔文仪器北方区经理职务,作为美国康塔仪器首席代表和中国区经理,专注于康塔仪器在中国的业务开拓,从而正式执掌康塔中国。

  凭借卓越的产品、精湛的技术和完善的产品和服务体系,康塔仪器在中国市场的销量迅猛增长,目前,中国已成为康塔仪器除美国本土以外的海外第一大市场,“经过了这么多年的发展,在物理吸附分析仪方面,康塔仪器已经占据了中国进口产品的半壁江山。”杨正红说。也正是基于此,2014年11月,美国康塔仪器公司在上海成立了全资子公司。

  从产品导向到客户需求导向

  杨正红表示,康塔中国公司与美国总部的全球战略是一致的,其中最主要的一点就是从产品导向向客户需求导向转变。

  首先是产品方面。例如,气体吸附分析的时间非常长,不比一般的光谱和色谱分析,一个孔径分析需要8-12小时,一个微孔分析需要几天时间。为了帮助用户节约时间,康塔致力于开发多站气体吸附仪,可以同时进行多个样品分析。“以客户需求为导向,由过去自觉的行动变成了明确的指导方针。”杨正红说到:“凭借卓越的科研实力,原来我们是更多考虑产品在技术上的先进性,去征服最复杂的应用;而现在我们会更多考虑满足客户的需求,特别是上下游科研衔接的需求。”

  第二是售后服务。杨正红提到,新公司成立后最大的目标就是加强售后服务和应用支持,不仅在天津、山东、武汉、成都、西安等都有售后团队,还在北京和上海建立了大规模实验室,帮助用户进行应用开发。“康塔仪器将‘让客户满意’放在最重要的位置,随着仪器同质化的加快,售后服务会在未来占有越来越大的比重。我们组建分公司的目的就是使中国的售后服务能和美国同步,并让中国用户享受和全世界一样的技术应用支持,我们一直在向着这个方向努力。”杨正红说。此外,康塔还花费了大量精力用于用户培训,杨正红提到每年他都会去各大院校进行讲演培训,今年已经讲了12场。康塔公司坚信:“让客户用好,比给客户修好更重要。”

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康塔公司北京实验室一角,可以同时进行两个样品微孔分析的研究级全自动气体吸附分析仪——Autosorb iQ

  产品链接:研究级全自动气体吸附分析仪Autosorb iQ

  开拓创新 成就未来

  对于康塔公司的产品发展方向,杨正红认为主要有两个方面,一是应用领域和市场的拓展,二是更先进技术的研发。

  推陈出新 拓展应用

  现阶段,用于比表面和孔径分析的物理吸附分析仪市场增长快速稳定,尤其在新材料、环保等方面的需求也越来越大。杨正红提到,国际纯粹及应用化学会(IUPAC)曾在1985年公布了多孔材料的表征标准,但是在近25年里,材料研究有了长足的发展,例如现在大热的MOF、石墨烯、碳纳米管等新材料,孔道分析十分复杂,孔道可能存在三维结构,或者是不同孔型的混合,因此对于材料孔径表征的需求越来越高,既要求应用不同吸附质,还需要高分辨的实验方法。密度函数理论及分子模拟方法的发展为物理吸附提供了更精确的数据分析的可能。基于这个前提,IUPAC于2011年成立物理吸附新项目部,康塔仪器公司的首席科学家Dr. Matthias Thommes当选项目部主席,牵头进行多孔材料物理吸附表征的研究和标准修订工作,IUPAC这一新标准的技术报告已经在2015年8月正式发布,并将对全球材料孔吸附表征起到指导作用。而康塔仪器公司的高端研究级气体吸附分析仪Autosorb-iQ完全符合IUPAC新的规范。

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美国康塔仪器公司首席科学家 Dr. Matthias Thommes

  目前我国正在由“中国制造”向“中国创造”转型,材料表征将会是我国科学研究发展的一个重点方向,孔径分析是材料表征不可或缺的一项内容,康塔对于这方面的重视也是对中国市场的一项有力拓展。

  在环保和新能源领域,康塔仪器也提供了相应的仪器和技术,应用涵盖环境工程、环保催化剂,涉及汽车尾气、脱硫脱硝、污水排放等各个方面。杨正红提到,目前,康塔与国内几家领先的环保催化剂企业都有合作,江苏国电龙源、福建大拇指、山东三融、重庆远达、西安启源等龙头企业都是康塔的用户。同时,杨正红还介绍了一项粒度粒形分析仪在环境方面的潜在应用:对目前环境领域备受关注的PM2.5的表征分析。“目前,微米级颗粒形貌都是用显微镜来观察,比较局限,放大倍数越大,看到的东西就越少;静态的粒度粒形分析仪则是对分散区域内的所有颗粒都进行成像并统计,不是进行点分析,而是进行面分析。”不过这类仪器的成本普遍较高,而且目前国内环保领域对这方面的研究还处于起步阶段,所以杨正红希望以后能有环境科学方面的有关部门牵头,形成天地一体的系统化的大数据监测网络和分析平台。康塔仪器可以成为网络中和平台上的一员。

  此外,康塔仪器还与中国食品药品检定研究所合作编写了关于动态水分吸附仪进行化学药品分析的图谱集,其中700多种DVS引湿性测定数据全部是通过美国康塔仪器公司动态水分吸附仪Aquadyne DVS得到的。此图谱集的出版,对药物制剂的吸湿机制、实验方法、数据模型等系统和科学论述提供了参考,同时康塔仪器也向药品行业深入了一步。

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化学药品对照品图谱集——动态水分吸附

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动态水分吸附仪Aquadyne DVS

  Aquadyne DVS 是康塔公司为潮解、疏水性/亲水性、结晶化现象、微孔结构及样品形态的研究开发的系列重量法吸附分析仪,独立的天平核心区域控温环境确保仪器出色的长期稳定性,样品可通过干燥气体吹扫进行原位预处理。

  产品链接:动态水分吸附仪Aquadyne DVS

  仪器升级:不断创新,重新定义气体吸附功能

  随着气体吸附分析仪市场的稳定发展,用户对于分析的需求也越来越高,能够为用户带来更快速、更准确的测量尤为重要。保证测量的准确性,仪器的真空度是一个很重要的方面,杨正红介绍到,为了保证仪器的真空度,在高端Autosorb-iQ等系列中,康塔仪器引入了许多质谱中的技术,例如,仪器的结构采用金属-金属连接,替代了过去的橡胶密封圈,很大程度上提高了真空度,保证了测量结果的准确性。

  而在气体吸附选择上,除了传统的氮气吸附,康塔仪器也在力荐氩气吸附。杨正红提到,氩气是惰性单原子分子,比氮气更接近于理想气体,而氮气是双原子分子,而且带有电子云,容易与材料孔壁上的极性基团发生作用,产生电子转移,影响超微孔的分析结果。

  杨正红还提到,康塔仪器始终保证脱气站和分析站各自分开,但可以拥有一套ZL的泵系统,确保仪器的可靠性。仪器设计是一个系统工程,需要做出各种平衡,寻找最合适的解决方案。如果仪器设计为了追求简化,砍掉了样品处理的脱气站,而利用分析站进行“原位”脱气分析,这或许节约了首期成本,但显然仪器效率、泵的使用寿命、维护成本等都需要做更细致深入的考量。

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快速全自动比表面和孔径分布分析仪NOVAtouch

  NOVAtouch是康塔公司2014年底推出的一款全自动比表面积和孔径分析仪,仪器具备快速,高效,符合人体工程学的设计理念,一个突出特点是装有全彩可视触屏设备,通过此设备可以进行样品脱气条件和分析条件的设置,并且实现分析数据的实时观测。据悉,新产品NOVAtouch在2015年已经受到客户广泛认可,销量极佳。

  产品链接:快速全自动比表面和孔径分布分析仪NOVAtouch

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吸附穿透曲线分析仪dynaSorb BT

  吸附穿透曲线分析仪dynaSorb BT是杨正红提到的第一款体积法商业混合气体竞争性吸附仪,凭借其独特的安全性设计,可以便捷地研究任意复杂的吸附过程。在宽泛的温度和压力范围内,可以调节气体流速并很好地定义气体组分。可以调查或研究在真实工艺条件下的吸附剂技术状况。

  产品链接:吸附穿透曲线分析仪dynaSorb BT

  人无我有 推陈出新

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康塔仪器产品线

  在产品线方面,康塔公司已经研发生产了覆盖各种高端领域的气体吸附分析仪产品。“过去,我们只做比表面的孔径分析,现在我们可以做薄膜和滤纸的孔径分析,可以做高压吸附,水和有机蒸汽的吸附。在化学吸附方面,原来只有静态吸附和简单的动态吸附,现在不光有高端的动态吸附,而且可以做穿透曲线的测定,并且是现在市场上唯一的商业混合气体竞争性吸附仪。”杨正红说。

  在粒度粒形分析仪方面,康塔粒度仪的一大竞争优势就是多参数测定,大大提高了测量的效率。“过去,激光粒度仪多是测定一个或两个参数,康塔的粒度或粒形分析仪,可以分析粒度、粒形及其分布、颗粒计数、Zeta电位、电导率等50个参数,大大提高了科研的效率。所以高端科学仪器研究需求是什么,我们就往这方面推进。”杨正红说。

  除了比表面及孔径分析产品系列,粒度粒形分析仪产品外,康塔仪器的真密度仪、振实密度仪、高通量球磨仪、代表性取样器等一系列实验室通用产品,同样被客户所青睐。

  扎根中国 成就未来

  谈到中国客户和国外客户在需求、购买选择上的差异,杨正红表示:相比欧美客户,目前中国客户对于仪器准确性的关注度还不够,还只是停留在稳定性的要求上。实际上,在高端材料、新能源、催化剂等领域的研发和测试中,“失之毫厘,谬以千里”。还有些中国客户希望仪器的功能越全越好,成本越低越好,所以在采购中,忽略了自己需要的分析研究的需求。这两大区别导致在高端仪器市场上,中国客户的购买量远远小于国外客户。但在新能源、新材料的研发中,高端仪器的作用至关重要,某种意义上,它会影响到中国在这一领域抢占世界制高点的时间。比如蒸汽吸附,普通的蒸汽吸附仪必须在低于室温下做,最高温度不能超过40℃,而高端的蒸汽吸附仪Vstar系列不受室温的限制,不受吸附蒸汽的极性限制,可以做到-20 ~ 100℃。杨正红表示:“当然,作为比表面和孔径分析仪的领先供应商,我们有责任,也将在今后投入更多的精力来培育市场,为中国的新材料、新能源、催化等领域做出应有的贡献。”

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全自动蒸汽吸附分析仪Vstar

  产品链接:全自动蒸汽吸附分析仪Vstar

  以科研的态度做仪器

  源于高校 立足科研

  上世纪60年代初,市场上还没有可用的商业物理吸附仪,纽约长岛大学物理化学系教授Lowell为了进行物质比表面的研究分析,自己动手搭建制造了一台比表面分析仪,这也是康塔公司的第一代比表面分析仪Quantasorb。这款仪器已于1997年停产,但至今仍有一台在北京科技大学良好地运行。

  “康塔公司源于高校,是由一群科学家创立,康塔公司也一直以科学研究和研发端的用户为主,力求为客户提供更多的功能,助力大家取得更多的科研成果。而我也始终认为自己是一个学者,应该用科研的态度来经营产品,用最先进的技术,最合适的解决方案,去引领和培育市场。”杨正红说。

  杨正红说:“目前,气体吸附分析技术作为多孔材料比表面和孔径分布分析的不可或缺的手段,得到了广泛应用。物理吸附分析不仅应用于传统的催化领域,而且渗透到新能源材料、环境工程等诸多领域。但是,仪器的自动化也带来了对仪器原理和分析过程不求甚解的问题,加上市场上某些不负责任的误导,使得对数据的采信存在着误区,部分发表出的文章存在明显错误。在很多应用中,对如何设计实验,对所得到的数据如何判断,存在着很大的盲目性。大量的应用甚至概念性的基础问题,亟待澄清。”针对这些问题,杨正红计划撰写一本书,最好使其既能为普通研究生提供入门级知识,作为一般操作人员的应用和指导手册,亦能为中高级研究人员进行正确的比表面和孔结构分析提供指南。

  仪器最朴素的硬道理:测得准、分析得准

  康塔公司的制造方向是以科学研究为主,而这种企业文化也和杨正红的个人追求十分契合。杨正红曾经有过10余年的高校执教经历,对待仪器也一直把科学应用放在第一位,在此次采访中,杨正红多次提到一句话:仪器讲究测得准、分析得准。“我希望用户能够把仪器充分利用起来,功能充分开发起来,不但使其物有所值,而应使其物超所值。所以我也一直从仪器怎么测得准、分析得准这两方面去引导客户。”杨正红说。

  关于杨正红

  毕业于北京大学药学院,之后留校任教并完成硕士学业,是中科院老院士、我国生物无机化学学科的开创者王夔先生的关门弟子。主要从事自由基生命科学研究,先后发表及合作发表论文三十余篇,获得国家教委科技进步二等奖及北京市卫生局科技进步二等奖各一项。在校任教期间担任天然药物及仿生药物国家重点实验室仪器组组长。1993年10月加入美国Bio-Rad公司在北京的子公司,负责FTIR分析仪器的销售及技术支持。1997年4月被聘为瑞士华嘉公司分析仪器部产品专家、销售经理,负责颗粒特性分析仪器的技术支持及销售。在推广英国马尔文粒度分析仪和美国康塔仪器公司比表面及孔隙度分析仪等方面取得了突出成绩。2004年起,杨正红先后被英国马尔文仪器公司聘为市场部经理、北 方区经理,并同时担任美国康塔仪器公司的中国区经理和代表处首席代表。2008年1月,美国康塔仪器公司北京代表处进行迁址,杨正红辞去在马尔文公司的职务,专注于新代表处的业务开拓工作,并独立开展在华的全部业务。2015年3月,康塔中国全资子公司成立,杨正红出任董事总经理。

  关于美国康塔仪器公司

  美国康塔仪器公司(Quantachrome Instruments)是国际著名的材料特性分析仪器专业制造商。在近50年的发展历程中,始终致力于粉体及多孔物质测量技术的创新。

  1972年,研制出世界第一台动态法气体吸附比表面分析仪;

  1972年,研制出世界第一台商用气体膨胀法真密度分析仪;

  1978年,首次将连续扫描注汞技术应用到压汞仪中;

  1982年,发明世界第一台多站自动比表面和孔隙度分析仪

   ……

  2005年,研制出最新一代可以进行静态和动态、物理和化学吸附、具有微孔分析能力的全自动比表面和孔隙度分析仪—Autosorb系列。

  2010年,最先进的双站金属密封全自动比表面和微孔分析仪— Autosorb-iQ。

  2012年,双站高压吸附分析仪iSorb HP 系列问世

  2015年,多组分气体吸附分析仪推出。

  全自动薄膜孔径及渗透率测量仪是美国康塔仪器公司推出的一款独特的全自动多功能分析仪,该仪器的测试原理为毛细管渗透法,利用可浸润液体测定薄膜孔径及渗透率。该方法没有污染,无需实验室改造,更安全更便捷。同时该方法也是ASTM薄膜测定的标准方法。

  美国康塔,一直走在粉体及多孔物质分析技术的前列。

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