Применение лазерного анализатора размера частиц для определения размера частиц наноматериалов

1. Наноматериалы

    Наноструктурированные материалы называются наноматериалами. В широком смысле, они относятся к материалам с ультрамелкозернистыми частицами, имеющими, по крайней мере, одно измерение в наноразмерном диапазоне в трехмерном пространстве. Согласно определению, принятому Европейской комиссией 18 октября 2011 года, наноматериал - это порошкообразный или агломерированный природный или искусственный материал, состоящий из основных частиц с одним или несколькими трехмерными размерами в диапазоне от 1 нанометра до 100 нанометров. нанометров, и общее количество этих основных частиц составляет более 50% от общего количества частиц во всем материале. Наноматериалы обладают определенной уникальностью. Когда масштаб материи до определенной степени невелик, для описания ее поведения необходимо использовать квантовую механику вместо традиционной. Когда размер частиц порошка уменьшается с 10 микрон до 10 нанометров, его размер частиц, хотя и изменяется в 1000 раз, при пересчете на объем, будет в 10 раз больше 9-й степени, поэтому будут очевидные различия в поведении этих двух компонентов.

Нанотехнологии и наноматериалы - это высокотехнологичные технологии, которые сегодня высоко ценятся в мире, и они также являются основой всех высокотехнологичных технологий. Хотя все еще существует множество технических вопросов, требующих дальнейшего изучения, таких как контроль размера наночастиц, их распределения и морфологии; контроль и диспергирование агломератов; свойства поверхности и модификация поверхности наночастиц; базовая теория наноматериалов и т.д., она уже продемонстрировала высокую жизнеспособность. В исследовательском отчете, опубликованном Европейской комиссией в 1995 году, предсказывалось, что в ближайшие 10 лет развитие нанотехнологий станет второй по величине отраслью обрабатывающей промышленности в мире после производства чипов. Прорывы на рынке, вероятно, произойдут в области информации, микроэлектроники, медицины, охраны окружающей среды и других областях. Наша страна обладает богатыми сырьевыми ресурсами и широким рынком для разработки наноматериалов, и у применения наноматериалов будет светлое будущее.

2. Применение и современное состояние наноматериалов

   Области применения наноматериалов: (1) Нанотехнологии в информационной индустрии: ① Сетевые коммуникации, широкополосные сетевые коммуникации, наноструктурированные устройства, чиповые технологии и технологии цифровых дисплеев высокой четкости. ② Оптоэлектронные устройства, молекулярные электронные устройства, гигантские магнитные электронные устройства. ③ Уровень научных исследований в нашей стране не отстает от уровня разработки ключевых наноустройств для сетевых коммуникаций, таких как лазеры, фильтры, резонаторы, микроконденсаторы, микроэлектроды и т.д., в области сетевых коммуникаций, и они доступны в провинции Аньхой. - Транзисторы, нелинейные резисторы и т.д. могут быть модифицированы путем добавления наноматериалов из оксида цинка. (2) Нанотехнологии в экологической промышленности: Нанотехнологии являются незаменимой технологией для уничтожения 20-нанометровых загрязнителей в воздухе и 200-нанометровых загрязнителей в воде. Для очистки окружающей среды необходимо использовать нанотехнологии. Теперь мы успешно разработали устройство, способное разлагать формальдегид, оксиды азота и монооксид углерода, что позволяет снизить содержание вредных газов в воздухе более чем на 10 частей на миллион до 0,1 части на миллион. Это устройство вступило в практическую стадию производства; используя фотокаталитические наноматериалы в виде пористых гранул, оно успешно используется для разложения органических веществ в сточных водах и оказывает хорошее воздействие на органические загрязнители, такие как фенол, которые трудно разлагаются с помощью других традиционных технологий. В последние годы многие компании стремятся внедрить нанотехнологии, такие как фотокатализ, в водоподготовительную промышленность для улучшения качества воды и добились определенных результатов; (3) Нанотехнологии в энергетике и охране окружающей среды: С точки зрения рационального использования традиционной энергии, в настоящее время в основном это очистители и ускорители горения, которые могут обеспечить полное сгорание угля, самоциркуляцию во время горения, снизить выбросы серы и больше не требуют вспомогательных устройств. Кроме того, уже существуют присадки, которые используют нанометры для улучшения качества бензина и дизельного топлива. По сути, это своего рода жидкие низкомолекулярные горючие кластерные материалы, которые могут поддерживать горение и очищать воздух. В настоящее время мир в основном занимается разработкой материалов для преобразования энергии, и моя страна также занимается этим. Это включает в себя преобразование солнечной энергии в электрическую, тепловой энергии в электрическую, химической энергии в электрическую и т.д. (4) Нанобиомедицина: В настоящее время международная фармацевтическая промышленность стоит перед новым решением, которое заключается в развитии фармацевтической промышленности на наноуровне. Нанобиомедицина заключается в извлечении необходимых веществ из животных и растений и последующем их комбинировании на наноуровне для достижения максимальной эффективности. Именно в этом заключается идея традиционной китайской медицины моей страны. После экстрагирования эссенции из нее извлекают очень мелкие компоненты, такие как сахар и крахмал, которые могут усваиваться организмом человека, что обеспечивает высокую эффективность и замедленное высвобождение целевых лекарственных средств.

Использование нанотехнологий может вывести на новый уровень совершенствование традиционной медицины. (5) Новые наноматериалы: По оценкам США, к 21 веку 40% стали и металлических материалов в автомобилях будут заменены на легкие и высокопрочные материалы. Это позволяет сэкономить 40% бензина, снизить уровень CO2 и сократить выбросы на 40%. Это оно. Одно изделие может принести Соединенным Штатам социальную выгоду в размере 100 миллиардов долларов США в год. Кроме того, существуют различные функциональные материалы. Стекло обладает хорошей прозрачностью, но оно тяжелое. Мы используем нанометры, чтобы улучшить его и сделать легче. Этот материал обладает не только механическими свойствами, но и выполняет другие функции, в том числе обесцвечивание и хранение света. Отражает различные ультрафиолетовые, инфракрасные лучи, поглощает свет, сохраняет его и другие функции. (6) Нанотехнологии трансформируют традиционные отрасли промышленности: Для Китая в настоящее время это наилучшая возможность для внедрения нанотехнологий в традиционные отрасли и объединения нанотехнологий с технологиями в различных областях. В первую очередь это производство бытовой техники, легкой промышленности и электроники. Hefei Meiling Group разрабатывает нанохолодильники с 1996 года. Складное магнитное уплотнение дверцы холодильника из ПВХ не подвержено плесени и окрашено антибактериальной краской. Ваза для фруктов внутри изготовлена из наноматериалов. Развитие легкой промышленности, электроники и бытовой техники может привести к разработке покрытий, материалов для электроники и развитию таких отраслей, как производство оригинальных устройств, а затем текстильной промышленности. Искусственные волокна - это тенденция развития химической и текстильной промышленности.

Нанотехнологии и наноматериалы - это высокотехнологичные технологии, которые сегодня высоко ценятся в мире, и они также являются основой всех высокотехнологичных технологий. Хотя все еще существует множество технических вопросов, требующих дальнейшего изучения, таких как контроль размера наночастиц, их распределения и морфологии; контроль и диспергирование агломератов; свойства поверхности и модификация поверхности наночастиц; базовая теория наноматериалов и т.д., она уже продемонстрировала высокую жизнеспособность. В исследовательском отчете, опубликованном Европейской комиссией в 1995 году, предсказывалось, что в ближайшие 10 лет развитие нанотехнологий станет второй по величине отраслью обрабатывающей промышленности в мире после производства чипов. Прорывы на рынке, вероятно, произойдут в области информации, микроэлектроники, медицины, охраны окружающей среды и других областях. Наша страна обладает богатыми сырьевыми ресурсами и широким рынком для разработки наноматериалов, и у применения наноматериалов будет светлое будущее.

3. Анализ размера частиц наноматериалов

С широким применением наноматериалов в высокотехнологичных отраслях промышленности, национальной обороне, медицине и других областях технология измерения частиц будет развиваться в направлении низких пределов измерения, широких диапазонов измерений, высокой точности измерений и хорошей воспроизводимости. Поэтому требования к технологии измерения содержания частиц становятся все более и более высокими. Учитывая различные методы и технологии измерения частиц, чтобы адаптироваться к более высоким требованиям, предъявляемым к анализу размера частиц, такие методы анализа размера частиц, как метод рассеяния света, метод измерения, основанный на броуновском движении частиц, и масс-спектрометрия, будут более совершенными и широко используемыми. Чтобы удовлетворить потребности развития нанотехнологий, метод анализа размера частиц наноматериалов постепенно стал важной частью анализа размера частиц. В настоящее время методами, подходящими для анализа размера частиц наноматериалов, в основном являются анализ размера частиц с динамическим рассеянием света лазером и фотонно-корреляционная спектроскопия, которые позволяют измерять минимальный размер частиц 20 нм и 1 нм соответственно.