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隨著微觀顆粒應(yīng)用的持續(xù)增加，更加需要控制其性能。我們將解釋為什么需要的監(jiān)測和表征顆粒，以及說明掃描電鏡是您的重要表征方法，特別是它的廣泛用途和高分辨率。
“顆粒 (particle)”是一個(gè)很常見的術(shù)語，它表示材料中任何不連續(xù)的子部分。它的范圍可以從亞原子尺度（大小10-15 m）到原子（0.3 Å）和分子（nm-μm）的微觀顆粒，直到可以包括灰塵、油污、皮膚（mm-cm）的宏觀顆粒，甚至銀河系里的行星（地球約為106m）。因此，對(duì)“顆粒”定義是相當(dāng)困難的任務(wù)。通常理解的粒子在尺寸和形狀方面可能會(huì)有很大變化。
現(xiàn)在，我們專注上述的顆粒種類之一，微觀顆粒。這一類顆粒是非常有趣的，因?yàn)樗鼈冇泻芏鄬?shí)際應(yīng)用，例如陶瓷、食品工業(yè)、電子產(chǎn)品、聚合物和塑料、化妝品和制藥領(lǐng)域。事實(shí)已經(jīng)證明，這類粒子的尺寸和形狀會(huì)影響對(duì)應(yīng)的材料性能。原理上，大多數(shù)材料是依賴尺寸的；納米級(jí)材料的物理性質(zhì)可能與晶粒尺寸較大的相同材料的物理性質(zhì)不同。這由以下幾個(gè)因素決定。首先，當(dāng)涉及到納米維度時(shí)，經(jīng)典力學(xué)不再適用，應(yīng)該被量子力學(xué)替代。此外，比表面積大大增加，潛在地影響材料的某些特性（圖1）。
圖1：顆粒聚合物與大晶粒材料的表面積與體積比增加
許多納米材料相對(duì)于大晶粒材料具有不同的性質(zhì)。例如，金的光學(xué)性質(zhì)在大晶粒和納米尺度上是非常不同的。我們都知道黃金是黃色的，但是對(duì)于金納米顆粒來說卻并非如此。它們的顏色可以在紫色和紅色之間變化，這取決于它們的尺寸（圖2）。此外，與用于防曬霜的大晶粒 ZnO 相比，ZnO 納米顆粒并不能散射可見光。
圖 2: 隨著金顆粒尺寸減小光學(xué)特性的變化
此外，不僅光學(xué)性能會(huì)改變，電性能也可能在納米尺度會(huì)改變。大晶粒作為導(dǎo)體的一些材料可以成為半導(dǎo)體，反之亦然。因此，顯而易見的是，顆粒的尺寸在許多不同應(yīng)用中可能是影響其性能的重要因素。例如，它可以影響醫(yī)療應(yīng)用中的輸送效率，催化過程中的反應(yīng)性和溶解速率，用作涂料和油墨時(shí)的外觀以及產(chǎn)品的孔隙率。這種尺寸的顆粒由于其比表面積的增加以及具有吸收和攜帶幾種化合物的能力，從而在藥物遞送劑等醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有前景。
除了尺寸外，顆粒的形狀也會(huì)影響材料的性質(zhì)以及材料的應(yīng)用。與尺寸類似，形狀可以改變食品的口感和體驗(yàn)，藥物和其它應(yīng)用中藥劑的流動(dòng)性和反應(yīng)性。此外，像凸度和圓形度這樣的顆粒特征也十分重要，它們同樣可以影響顆粒的性質(zhì)。
顯然，這些顆粒的可調(diào)節(jié)性是令人著迷的，由于它們?cè)趹?yīng)用中的巨大潛力和巨大變化，已經(jīng)吸引了世界各地許多研究團(tuán)隊(duì)的目光。原理上，材料的性質(zhì)可以通過改變尺寸和形狀進(jìn)行調(diào)整。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，已經(jīng)采用了許多表征技術(shù)來獲得顆粒的形狀和尺寸的分布。獲取顆粒圖像的同時(shí)統(tǒng)計(jì)出測量結(jié)果是的，但充滿了挑戰(zhàn)。自動(dòng)化分析程序如 Paticle Metric（圖3）則可以幫助您實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。它包含高分辨率的電子成像，以及對(duì)圖像中的粒子進(jìn)行自動(dòng)分析和分類。這不僅取決于它們的尺寸和形狀，還取決于許多其他特征，例如顆粒的凸度，圓形度，表面積和體積。
圖3:Particle Metric 操作界面。上圖，獲取到的 SEM 圖像和識(shí)別出來的顆粒。下圖，展示出了分析結(jié)果；尺寸和形狀分布以及其它重要特征的分布結(jié)果
要獲得高質(zhì)量的微觀粒子照片，樣品制備是至關(guān)重要的。如果您想了解如何制備您的顆粒樣品用以掃描電子顯微鏡分析，您可以進(jìn)一步與我們。
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