粉體材料
粉體是當(dāng)今制備各領(lǐng)域材料和器件的原料,在鋰離子電池、催化、電子元器件、醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
粉體原料的組成和顯微結(jié)構(gòu)決定了材料的性能,粉體原料的粒度分布比、形狀、孔隙率以及比表面等性質(zhì)可以匹配材料獨特的性質(zhì)。
因此,對原料粉體進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)的調(diào)控是獲得優(yōu)良性能材料的前提。使用掃描電子顯微鏡可以觀察粉體的具體表面形貌,并對粒徑進(jìn)行精確分析,優(yōu)化粉體的制備工藝。
掃描電鏡在MOFs材料中的應(yīng)用
在催化領(lǐng)域,構(gòu)建金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)以大幅度提高表面催化性能已成為當(dāng)今的研究熱點之一。MOFs具有高金屬負(fù)載、多孔結(jié)構(gòu)和催化位點的讀特優(yōu)勢,作為團(tuán)簇催化劑擁有巨大潛力[1]。使用國儀量子鎢燈絲掃描電鏡可以觀察到MOFs材料呈現(xiàn)規(guī)則的立方形,并且表面存在細(xì)小的顆粒吸附(圖1)。該電鏡擁有高達(dá)3 nm的分辨率和出色的成像質(zhì)量,在不同的視野范圍內(nèi)可得到均勻的高亮度SEM圖,可以清晰地觀察到MOFs材料表面的褶皺、孔洞以及顆粒負(fù)載。
圖1 MOFs材料/15 kV/ETD
掃描電鏡在銀粉材料中的應(yīng)用
在電子元器件制造中,電子漿料作為制造電子元件的基礎(chǔ)材料,具有一定流變性和觸變性,是一種集材料、化工、電子技術(shù)為一體的基礎(chǔ)功能材料,而銀粉的制備是制造銀導(dǎo)電漿料的關(guān)鍵[2]。采用國儀量子自主研發(fā)的SEM5000場發(fā)射掃描電鏡,依靠高壓隧道技術(shù),大幅度減少了空間電荷效應(yīng),可觀察到不規(guī)則的銀粉相互團(tuán)聚(圖2)。并且SEM5000分辨率高,即使在十萬倍的放大倍數(shù)下仍能看到細(xì)節(jié)。
掃描電鏡在磷酸鐵鋰中的應(yīng)用
鋰離子電池因其具有比能量高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)、安全性高等優(yōu)勢而迅速占據(jù)主流市場。采用電子顯微鏡觀察鋰離子電池的正負(fù)極形貌,對于提高鋰離子電池的比容量具有重要意義。其中,磷酸鐵鋰電池由于循環(huán)性能優(yōu)異、價格相對低廉、安全性能有保障等諸多優(yōu)勢而備受青睞[3]。國儀量子場發(fā)射掃描電鏡SEM5000觀察的由一次顆粒團(tuán)聚組成的球狀磷酸鐵鋰顆粒(圖3),表面顆粒清晰,成像具有三維立體感。
圖3 磷酸鐵鋰/15 kV/ETD
掃描電鏡在石墨材料中的應(yīng)用
負(fù)極材料也是鋰離子電池的核心部件之一,其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對電池的性能起著關(guān)鍵作用。在眾多碳基負(fù)極材料中,石墨類材料是目前商業(yè)化應(yīng)用最廣的負(fù)極材料[4]。使用國儀量子的SEM3200鎢燈絲掃描電鏡,在低電壓下仍有出色的成像質(zhì)量,可以清晰表征石墨負(fù)極的片層結(jié)構(gòu)和粒徑分布(圖4)。
圖4 石墨負(fù)極/5 kV/ETD
掃描電鏡在蒙脫石散中的應(yīng)用
使用掃描電子顯微鏡觀察醫(yī)藥的粉粒同樣不可或缺。其中蒙脫石散對消化道內(nèi)的病毒、病菌及其產(chǎn)生的毒素和氣體等有極強(qiáng)的固定、抑制作用,能夠使其失去致病作用[5]。采用國儀量子場發(fā)射掃描電鏡SEM5000觀察到蒙脫石表面具有層紋狀結(jié)構(gòu),表層附著細(xì)小層片狀的結(jié)晶塊體(圖5)。
圖5 蒙脫石散粉/3 kV/ETD
掃描電鏡在硬脂酸鎂中的應(yīng)用
藥用硬脂酸鎂是一種有機(jī)化合物,為白色無砂性的細(xì)粉,與皮膚接觸有滑膩感,主要用作藥片的潤滑劑,其優(yōu)點是潤滑作用強(qiáng),質(zhì)輕,附著性好。采用國儀量子場發(fā)射掃描電鏡SEM5000觀察到硬脂酸鎂粉體主要是以片狀為主(圖6),且片狀之間相互關(guān)聯(lián)。雖然硬脂酸鎂屬于不導(dǎo)電的有機(jī)物,但在使用SEM5000時仍能在低電壓模式下具有高分辨的成像。由表面形貌可知,硬脂酸鎂的潤滑質(zhì)感也可能與片狀的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
圖6 硬脂酸鎂/1 kV/ETD
參考資料
[1] Hou C C , Wang H F , Li C . From metal–organic frameworks to single/dual-atom and cluster metal catalysts for energy applications[J]. Energy & Environmental Science, 2020, 13.
[2] 楊洪霞,黃立達(dá),朱敏蔚,蔡依群.銀粉及銀導(dǎo)電漿料制備技術(shù)的研究進(jìn)展[J].電子元件與材料,2018,37(10):1-7.DOI:10.14106/j.cnki.1001-2028.2018.10.001.
[3] 徐瑞琳,曾濤,劉歡等.磷酸鐵鋰電池循環(huán)初期衰減快原因分析及性能改善[J].無機(jī)鹽工業(yè),2023,55(03):92-97.DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0275.
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文 / 祝晨