激光粒度仪在纳米材料粒度检测中的应用

      一、纳米材料

　　纳米级结构材料简称为纳米材料，广义上是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围超精细颗粒材料的总称。根据2011年10月18日欧盟委员会通过的定义，纳米材料是一种由基本颗粒组成的粉状或团块状天然或人工材料，这一基本颗粒的一个或多个三维尺寸在1纳米至100纳米之间，并且这一基本颗粒的总数量在整个材料的所有颗粒总数中占50%以上。纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。

　　纳米技术和纳米材料是当今世界深受重视的高新技术, 同时它又是各高新技术的基础。尽管还有不少技术问题有待深入研究, 如纳米颗粒尺寸及其分布和形貌控制; 团聚体的控制与分散; 纳米颗粒的表面特性及表面改性; 纳米材料的基础理论等, 但它已显示了强大的生命力。欧洲联盟委员会在1995年发表的一份研究报告预测, 今后10年内纳米技术的开发将成为仅次于芯片制造的世界第二大制造业。市场的突破口很可能在信息、微电子、医药、环境等领域。我国有发展纳米材料的丰富原料和广阔市场, 纳米材料的应用将前途无量。

　　二、纳米材料的应用及现状

　　纳米材料的应用：

　　(1)信息产业中的纳米技术：

　　①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。

　　②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件。

　　③网络通讯的关键纳米器件，如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面，我国的研究水平不落后，在安徽省就有。

　　④压敏电阻、非线性电阻等，可添加氧化锌纳米材料改性。

　　(2)环境产业中的纳米技术：纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境，必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备，可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0.1ppm，该设备已进入实用化生产阶段;利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。近年来，不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已见成效;

　　(3)能源环保中的纳米技术：在合理利用传统能源方面，现在主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。

　　(4)纳米生物医药：目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。

　　(5)纳米新材料：据美国测算，到21世纪30年代，汽车上40%钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替，这样可以节省汽油40%，减少co2，排放40%，就这一项，每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外，还有各种功能材料，玻璃透明度好但份量重，用纳米改进它，使它变轻，使这种材料不仅有力学性能，而且还具有其他功能，还有光的变色、贮光，反射各种紫外线、红外线，光的吸收、贮藏等功能。(6)纳米技术对传统产业改造：对于中国来说，当前是纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合的最好机遇。首先是家电、轻工、电子行业。合肥美菱集团从1996开始研制纳米冰箱，可折叠的pvc磁性冰箱门封不发霉，用的是抗菌涂料，里面的果盘都采用纳米材料，发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展;其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势。

　　纳米技术和纳米材料是当今世界深受重视的高新技术, 同时它又是各高新技术的基础。尽管还有不少技术问题有待深入研究, 如纳米颗粒尺寸及其分布和形貌控制; 团聚体的控制与分散; 纳米颗粒的表面特性及表面改性; 纳米材料的基础理论等, 但它已显示了强大的生命力。欧洲联盟委员会在1995年发表的一份研究报告预测, 今后10年内纳米技术的开发将成为仅次于芯片制造的世界第二大制造业。市场的突破口很可能在信息、微电子、医药、环境等领域。我国有发展纳米材料的丰富原料和广阔市场, 纳米材料的应用将前途无量。

　　三、纳米材料粒度分析

　　随着纳米材料在高心技术产业、国防、医药等领域的广泛应用，颗粒测量技术将向测量下限低、测量范围广、测量准确度和精确度高、重现性好等方向发展。因此，对颗粒测量技术的要求也越来越高。综观各种颗粒测量方法和技术，为适应颗粒粒度分析的更高要求，光散射法、基于颗粒布朗运动的测量方法和质谱法等颗粒粒度分析手段将更加完善并得到更广泛的应用。为了适合纳米科技发展的需要，纳米材料的粒度分析方法逐步成为粒度分析的重要内容。目前，适合纳米材料粒度分析的方法主要是激光动态光散射粒度分析法和光子相关光谱分析法，其测量颗粒最小粒径可以达到20nm和1nm。