随着纳米科技的迅速发展,纳米材料在各个领域的应用越来越广泛。纳米材料因其物理、化学性质(如较大的比表面积、优异的机械性能、良好的光学和电学特性等),已成为现代科学研究和工业生产中的重要组成部分。纳米粒径的测量是表征纳米材料性质的核心内容之一。纳米粒径仪作为测量纳米粒径的工具,广泛应用于化学、材料、制药、环境、食品等多个领域。纳米粒径的精准测量不仅对基础研究至关重要,也是纳米材料在工业生产中质量控制的关键。
1.动态光散射(DLS)
动态光散射法(DynamicLightScattering,DLS)是常用的纳米粒径测量方法,尤其适用于测量粒径小于1μm的颗粒。当激光照射到悬浮液中的粒子时,粒子会散射光。散射光的强度与粒子的运动(布朗运动)有关,粒子越小,运动越剧烈,散射光的强度波动也越快。通过分析散射光的波动频率,可以得出粒子的平均粒径和粒径分布。
DLS法的优势在于操作简便、快速,适用于广泛的粒径范围(通常为1nm到1μm)。但是,DLS法对于不均匀样品或高浓度样品的粒径测量精度较差,需要注意样品的分散性和均匀性。
2.静态光散射(SLS)
静态光散射法主要用于测量较大粒径的颗粒,通常在纳米颗粒的研究中用于辅助测量。在SLS中,激光束照射到样品上,光会发生散射并产生一个散射图样。通过分析散射角度的分布,能够得到粒子的尺寸信息。SLS法对大颗粒(通常是几微米到数十微米的颗粒)的测量更为准确,但对于纳米颗粒的分辨率较差,通常需要结合其他方法进行验证。
3.纳米颗粒跟踪分析(NTA)
纳米颗粒跟踪分析(NanoparticleTrackingAnalysis,NTA)是一种通过观察粒子的实时运动来测量粒径的方法。在NTA仪器中,颗粒在液体中运动,系统通过激光光源照射样品并使用高分辨率摄像头捕捉颗粒的运动轨迹。根据颗粒的布朗运动速度,利用斯托克斯-爱因斯坦公式(Stokes-Einsteinequation)计算粒径。NTA法具有较高的分辨率,适用于测量非常小的纳米颗粒(通常小于100nm)。此外,NTA技术能够在短时间内测量粒子浓度和分布,因此被广泛应用于制药、基因治疗和环境监测等领域。
4.激光粒度分析法(LPA)
激光粒度分析法(LaserParticleSizeAnalysis,LPA)利用光的衍射原理,通过激光照射到样品中,颗粒散射光的角度与颗粒的粒径成反比。通过测量散射光的角度,可以推算出颗粒的粒径分布。激光粒度分析法适用于粉末和颗粒的粒度分布测量,尤其适用于较大颗粒的测量,粒径范围通常在0.1μm到几百微米之间。
纳米粒径仪的应用领域:
1.制药与生物医学
在制药行业,被广泛用于制药过程中药物颗粒的表征,尤其是在纳米药物递送系统的研发和生产过程中。纳米药物递送系统的疗效与药物颗粒的大小、形状和分布密切相关。帮助研究人员监测和控制药物颗粒的尺寸,确保药物的生物利用度和稳定性。
在生物医学领域,也被应用于研究纳米粒子在体内的分布、代谢以及与细胞的相互作用。纳米粒子在体内的行为往往依赖于其粒径,因此粒径测量对于纳米医药和生物传感器的研究至关重要。
2.材料科学
在材料科学中用于分析纳米粉体、纳米复合材料、纳米涂层等的粒径分布。粒径的变化直接影响材料的物理化学性质,例如机械强度、导电性、热稳定性等。在纳米材料的生产过程中,精准的粒径控制可以提高材料的性能,优化制备工艺,降低生产成本。