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日本HORIBA堀场激光粒度分析仪LA-960V2现货!!!什么是纳米颗粒?如何选择?


定义与讨论

这个问题非常简单,任何小于100纳米的颗粒称为纳米颗粒。但是就像颗粒技术中其他问题一样,这一问题需要更深入的讨论才能得到明确完整的答案。以下所示为ISO和ASTM标准的专家对纳米颗粒的定义,它们之间存在细微差别。目前各标准组织之间的共识是纳米颗粒的尺寸范围涵盖1 - 100nm的尺度。为了避免将原子簇称为颗粒,小于1nm的颗粒被排除在纳米颗粒之外,但文献中纳米颗粒包含了小于 1nm的颗粒。由于颗粒是三维的,ASTM标准定义了颗粒的二维和三维尺寸必须在1 - 100nm之间。这为直径为10纳米,但长度大于100纳米的纳米管提供了相关定义。

摘自ISO / TS 27687¹

该标准列出了纳米技术领域与颗粒有关的各种术语和定义。该标准对纳米尺度的定义如下:

纳米级:尺寸范围大约从1纳米到100纳米。

这个定义有两个注释:

注1:这个尺寸范围的颗粒通常会显示出更大尺寸颗粒所不具有的属性 (但不完全是)。对于这些性质一般被认为是尺寸的原因。

注2:本定义中引入的下限(约1 nm)是为了避免单个原子或少量原子团被定义为纳米物质或纳米结构的元素,这可能意味着没有下限。

摘自ASTM E2456-06²

本ASTM标准定义了几个术语,包括纳米颗粒、细颗粒、超细颗粒和其他许多术语。ASTM对纳米颗粒的定义本质上也是1-100nm,但提到了维度的数量,并带有一个“讨论”的注释。

纳米颗粒,一种二维或三维长度大于0.001微米(1纳米)小于约0.1微米(100纳米)的超细颗粒的亚分类,它可能表现出或不表现出与尺寸有关的密集特性。

讨论

该术语是一个关于大小范围和大小相关属性存在争议的主题。当前的用法强调的是大小而不是定义中的属性。长度尺度可以是流体力学直径或适合于纳米颗粒的预期使用的几何长度。新出现、新确定健康风险科学委员会(SCENIHR)对纳米颗粒作了更复杂的定义,欧盟已经讨论了这一话题,并发布了一份文件。

这份文件将纳米颗粒细分为三类,如下所述。

摘自SCENIHR³

类别1:粒径> 500 nm

如果材料的尺寸(例如平均值、中值等)超过500纳米,则可以假定粒径分布细端的颗粒尺寸很可能大于规定的100纳米的上限。这应该通过确定粒度分布来确认。因此,对可能的纳米特性进行进一步评估的必要性可能不那么重要,因此目前,经典的风险评估应考虑到材料的颗粒性质。

类别2:500 nm>粒径 >100 nm

当粒径<500 nm时,部分粒径很可能低于100 nm,该材料可能被视为纳米材料,因此需要更详细的表征和纳米特性的风险评估。如果表征结果表明小于100 nm的颗粒数量占比大于0.15%(或任何指定的百分比),则应进行纳米特性风险评估。如果这些特性没有得到满足,对可能的纳米特性的进一步评估的需要可能就没有那么优先,因此目前,经典的风险评估应该考虑到材料的颗粒性质。

类别3:100nm >尺寸>1 nm

该材料被认为是纳米材料,必须进行纳米特性的风险评估。高于阈值的VSSA(例如>60 m2/cm3)可作为一个额外的限定符来表示小于100 nm的尺寸。

纳米颗粒的类别定义与风险评估的推荐方法如下所示。

结论

纳米颗粒(1-100纳米之间)的基本定义与这里引用的文献中的定义是相同的。事实上,所有的标准文件包含一个或多个详细定义,这表明短语“它取决于样品”在颗粒表征中非常常见。对粒度分布的考虑是适当的,并在SCENHIR文档中进行了说明。该文件还表明,基于数量分布的粒径结果是*适用的,但并非所有人(包括本网页的作者)都认同这一观点。


如何选择粒度分析仪

介绍

粒度分析是一种分析技术,通过该技术可以测量并使我们了解固体或液体样品中的粒度分布。粒度分析是表征各种*终产品性能的重要工具。

目前,存在许多用于粒度分析的技术和方法。粒度分析仪的范围从筛分到现代的自动光散射仪器。不同的应用需要选择不同的表征方法,做出*合适的选择需要考虑许多因素,包括预期的尺寸范围、测量样品的性质、分析所需的信息、分析方法以及样品测量通量。

在考虑多种可选的粒度测量技术和模型时,用户必须确定对其应用*重要的那些因素。本页列出了选择颗粒分析技术时的主要考虑因素。

以下是在选择分析仪器之前应考虑的事项列表

 • 当前的分析技术与实践

 • 尺寸范围

 • 化学或材料性质

 • 需要测得的样品信息

 • 样品测量通量

 • 可用于分析的样品量。

 • 预算


在接下来的内容中将会更加详细地讨论这些要点。

当前的分析技术或实践

粒度分析仪的选择通常取决于过往的经验。例如,当需要了解样品的大小范围以选择相应的分析技术,可以使用显微镜观察少量颗粒的大小或通过手指摩擦样品来感受它们的粒度。了解这些信息将有助于阐明预期结果或提出新需求。

通过阅读大量文献或进行多次实践也可以帮助进行决策。例如,一家制造工厂可能已经拥有了一台粒径分析仪,但是依然需要寻求改进。或者,科学文献可能以一种技术的结果为主。

比较与之前测量结果的相关性也很重要。例如,一些制造商需要将筛分数据与激光衍射数据进行对比匹配,以确保他们不会扰乱客户的工艺。许多人发现新技术的出现让他们避免了旧的分析问题,如分辨率差等问题。

尺寸测量范围

要在不同的技术之间进行选择,尺寸测量范围通常是主要因素。所选技术不应仅能测量中径,还应能提供粒径分布的全部范围信息。如果不止一种仪器能够涵盖这些尺寸范围,那么就需要考虑其他可能会被测量的样品以及未来的发展。例如,未来可能会推出更大粒径的新产品。这就表明,与具有较低尺寸下限的分析仪相比,具有较高尺寸上限的分析仪是更好的选择。下图1显示了一些技术的尺寸测量范围。

注意事项:分析仪规定的尺寸范围并不适用于所有样品和所有情况,样品的粒径*好是处于仪器测量尺寸范围的中间区域。一般来说,数据更好,您就越能够更好地处理预期粒径发生变化的情况。

化学或材料


在选择分析仪器时,需要了解要分析的材料的性质,以下是一些常见的问题:

材料是否具有流动性或水溶性?是否为粉末状态?分散介质是什么(什么液体)?是否为乳液?是否有**和环境方面的考虑?

不同的样品需要不同的附件或分散系统。咨询样品提供者将有助于我们做出*合适的选择。例如,易碎的团聚粉末或高溶解性材料*好使用静态光散射颗粒分析仪的干法进行分析;样品量有限、有毒或者价格昂贵的材料则可使用小体积的微量样品池。

所需信息

不同的粒度分析仪可提供有关颗粒样品的不同信息,而不同样品需要了解到的信息也不尽相同。例如,如果颗粒尺寸足够大,则可以使用图像分析来确定颗粒尺寸和颗粒形状;或者,如果主要关注材料的溶解或催化活性,那么表面积信息则至关重要,选择SA-9600比表面积分析仪比粒度分析仪更明智。

所需信息还可以包括粒径分布中的不同参数点。例如,如果量化具有小颗粒的材料中的大颗粒杂质很重要,那么激光衍射通常比动态光散射更好;如果*大颗粒的大小是**需要了解的重要信息,则低成本的Hegman测量可能是*佳选择。

样品测量通量

大量信息可用于跟踪流程问题。快速分析意味着配方科学家可以快速确定哪种策略更为有效。

所有这些都涉及到吞吐量,要么在**内测量多个样品,要么更快地做出决策。从样品制备到测量和报告,直到仪器清洁并准备好进行下一次分析,整个测量过程中都需要考虑通量。

激光衍射在主要分析技术中具有*快的测量量,其次是动态光散射,然后是动态图像分析。

可用于分析的样品量

有些材料是按吨生产的。有些是按毫克为单位合成的。不同的颗粒分析仪和技术需要不同量的样品,从微克到克。因此,样品量也是需要考虑的一点。通常,少量样品需要稍贵的分析仪。体积以微升计的*小样品池则需要仔细清洁。

对于亚微米样品,动态光散射是*合适的选择,其需要的样品*少,通常只需要几微克的颗粒。对于更大的粒径,激光衍射就可满足使用,其只需要几毫克的样品就可获得测量结果。

预算

分析结果不佳或测量速度慢(例如制造质量差)的费用必须与分析成本(包括设备采购、消耗品和实验室劳动力)相平衡。其他考虑因素是停机时间的成本和频率。*后,培训材料和课程将有助于确保工作人员了解科技发展的*前沿并能够快速培训新人员。也就是说,通过这种方式实现了培训成本*小化。

现代分析仪往往在略微增加初始成本的同时具有显著降低运营成本的特性。例如,高可靠性、**度以及持续的培训和支持意味着更高的生产力。自动测量可以提供持续的结果反馈,减少操作员的失误,使操作员能够专注于其他更有意义的工作或过程改进而不仅仅是进行常规测量。

结论

通过了解上述问题,分析人员将能够快速确定合适的粒度分析技术。这些信息连同供应商应用实验室或现场演示中的分析结果相结合,将有助于确定分析特定样品的*适合的分析方法和仪器。



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