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颗粒悬浮液和浆料表征-弛豫分析技术

时间:2025-4-5 编辑:Rubin

在材料制造领域,颗粒悬浮液和浆料的性能直接影响半导体抛光、新能源电池、光伏导电浆料、制药等高端产业的产品质量。传统表征技术如激光衍射、动态光散射等,常因测量条件与实际工况脱节而失效。低场核磁共振(LF-NMR)技术的出现,通过原位检测颗粒-溶剂界面特性,为这一行业痛点提供了精准解决方案。

弛豫分析技术原理:以溶剂分子为探针的微观洞察

弛豫分析技术以溶剂分子(如水、有机溶剂,纯溶剂或混合溶剂均可)中的氢质子为探针,通过测量弛豫时间(T₁/T₂)分析颗粒界面特性。

悬浮液中溶剂分子分为两类:

• 吸附态溶剂:紧密包裹颗粒表面,运动受限,弛豫时间短;

• 自由态溶剂:远离颗粒表面,流动性强,弛豫时间长。

颗粒悬浮液和浆料表征-弛豫分析技术

当颗粒发生团聚、絮凝、分散或沉降时,固液界面吸附的溶剂分子比例会显著变化,低场核磁通过T₂弛豫参数,可实时捕捉这种动态过程。例如在锂电池浆料中,弛豫时间缩短表明颗粒分散性提升,浆料稳定性增强。

弛豫分析技术优势:突破传统方法的局限性

1. 全条件适用性

• 浓度无限制:无需稀释即可检测0.01%-90%浓度的浆料

• 样品普适性:适用于不透光、高粘度样品(如导电银浆、石墨烯浆料)

• 环境兼容性:支持高温、低温环境模拟检测

2. 多维度表征能力

分散稳定性:1分钟完成实时监测;

颗粒表面特性:湿态比表面积、润湿过程、动态亲和性量化评价;

沉降过程:全厚度穿透高浓度、不透光样品;

与传统Zeta电位法相比,低场核磁还能揭示颗粒团聚的动力学过程;相较于多重光散射技术,其穿透性特点避免了光学干扰。


弛豫分析技术的工业应用场景

1. 半导体抛光液优化

通过T₂弛豫信息,可精准判断研磨颗粒的分散状态。

2. 锂电池浆料质量控制

• 分散性监测

• 沉降过程分析

• 配方优化

3. 新能源材料开发

导电银浆中,弛豫时间比值(T₁/T₂)可反映银粉-有机载体的界面结合强度,指导浆料流变性能调控。

4. 应用汇总:

  • 原材料的质量控制
  • 固含量测试
  • 粉末的润湿性
  • 分散剂的选型
  • 分散剂浓度优化
  • 活性药物成分(API)悬浮液的润湿表面积
  • 颜料分散体的配方研究
  • 化妆品产品差异比较、配方研究
  • 表面活性剂的吸附
  • 电池电解液配方
  • 化妆品乳化液的快速筛选
  • 石墨烯的加工处理
  • 微乳液的研究
  • 陶瓷复合浆料的研磨效率
  • 聚合物、颗粒的竞争吸附
  • 颗粒材料多孔性质

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