В области материаловедения, если сравнить « производительность» с плодом большого дерева, то « удельная площадь поверхности» - это глубоко погребенные под землей корни - невидимые, но определяющие скорость и количество поглощения питательных веществ. Будь то отрицательное умножение литиевой батареи, эффективность фотолитической воды катализатора MOF или скорость растворения при распаде таблетки, не может обойти основной параметр: какова площадь поверхности единицы массы? Как распределена апертура? А « ключ» к ответам на эти вопросы - это именно анализатор материалов и поверхностей.

I. Отношение площади поверхности: малые числа, большая энергия

Отношение площади поверхности определяется как общая площадь поверхности, которой обладает материал единичной массы, обычно выраженная в м² / g. Когда блоки измельчаются до микрон или даже нанометров, площадь поверхности увеличивается экспоненциально: 1 см³ куба имеет площадь поверхности всего 6 см², а если его разрезать на 27 нм, общая площадь поверхности резко увеличивается до 220 м², что эквивалентно столу для пинг - понга, который мгновенно покрывает весь стадион. Огромные поверхности означают больше активных участков, более быструю динамику адсорбции / реакции, а также более жесткие требования к тестированию - как точно и многократно измерить это число? Ответ указывает на тот же прибор: больше, чем анализатор поверхности.

II. Принцип тестирования: превращение "невидимой площади" в "вычислимый газ"

Идея очень умна: при температуре жидкого азота (77K), пусть молекулы азота последовательно « лежат» на поверхности материала, сначала образуя мономолекулярный слой, а затем складываясь в полимолекулярный слой; Измеряя адсорбцию при различных относительных давлениях (P / P ₀) и заменяя уравнение BET, можно рассчитать однослойную адсорбцию V m и получить общее отношение площади поверхности.

- метод статической емкости: введение в трубку образца количественного азота, регистрация изменения давления после адсорбционного равновесия, расчет адсорбции с использованием уравнения идеального газа; Высокая точность, много точек данных, подходящих для 0,01 м² / г микропористого материала, является основным направлением научных исследований.

- Динамический метод течения: переносчик газа (He / Nneneneed) непрерывно протекает через образец, термопроводящий детектор регистрирует изменения концентрации в режиме реального времени, быстро, без вакуума, подходит для онлайн - мониторинга в цехе контроля качества.

В любом случае, прибор в конечном итоге дает не только « удельную площадь поверхности», но и полную изотерму адсорбции - десорбции, распределение апертуры (модель DFT / BJH / HK), общий объем отверстия, что позволяет исследователям с первого взгляда увидеть « микроморфологию» материала.

III. Сценарий применения: трансграничное путешествие от "Батарейки" до "Таблетки"

1. Новые энергетические батареи

В первую неделю эффективность кулона снизилась; При скрининге кремниевого углерода « с низкой поверхностью» 1,5 м² / г по сравнению с анализатором поверхности, емкость аккумулятора 500 недель увеличивается на 8%.

2. Фотокаталитическое производство водорода

MIL - 125 - (SCHnenenebj) серия MOF при 20 - процентном соотношении состава BET до 1101 м² / г с апертурой 0,8 - 2 нм, скорость фотокаталитического производства водорода 12,3 ммоль g ⁻ 1 h ⁻ 1, что в 2,4 раза больше, чем у необработанных образцов; Изотермические линии, предоставленные поверхностомером, непосредственно подтверждают, что группа SCHnenenebd успешно вставлена в каркасные отверстия, а не накапливается на поверхности.

3. Фармацевтические препараты

Растворимый препарат « неноберт» после микроопыления увеличивается в 6 раз по сравнению с поверхностной площадью с 2 м² / г до 28 м² / г, а растворимость увеличивается в течение 30 мин; Используйте инструменты для мониторинга различных параметров сушки распыления, чтобы найти оптимальный баланс соотношения площади поверхности - растворимости - стабильности, что значительно сокращает цикл разработки рецепта.

4. Очистка окружающей среды

волокна активированного угля, используемые для управления VOC, насыщенная адсорбция толуола до 28 Вт% по отношению к площади поверхности 1200 м² / г, что составляет 65%; Предприятие сравнивает образцы различных температур активации с помощью поверхностного прибора, температура активации производственной линии снижается с 850°C до 750°C, потребление энергии уменьшается на 12%, адсорбционные свойства по - прежнему соответствуют стандарту.

Полупроводники и 5G

Требования к диафрагменному диоксиду кремния low - k - материалу по сравнению с поверхностной площадью 300 - 500 м² / г, апертурой 2 - 3 нм; чем поверхностный анализатор с небольшим углом XRD, можно быстро оценить, удаляется ли шаблон, чтобы избежать утечки при упаковке чипа.

IV. Выбор и обслуживание: Пусть данные будут « онлайн» в течение длительного времени

Вид нижнего предела: выберите 0,05 torr датчик давления высокого разрешения + Kr адсорбция;

2. Видимая апертура: выделение азота с микроотверстием + DFT, выделение BJH с промежуточным отверстием (2 - 50 нм), дополнение ртутного прибора с большим отверстием под давлением;

3. Просмотр потока: достаточность 3 станций типа R & D, рекомендация 6 - 12 станций типа контроля качества, избегая "приборов и других образцов";

4. Вид дегазации: термочувствительный полимерный отбор при комнатной температуре продувания, MOF、 Батарейный материал выбирает вакуумное дегазирование 300°C, с функцией « Программное потепление + подавление кипятка»;

5. Содержание:

- замена масла молекулярного насоса каждые 200 испытаний для предотвращения загрязнения трубопроводов обратным маслом;

- сушка при температуре 120°C после очистки трубки образца, чтобы избежать остатков влаги, приводящих к « ложным микропористым»;

- Использовать 99,999% азота высокой чистоты каждые полгода в качестве пустоты;

- Ежегодный внешний осмотр датчиков давления с прослеживанием гарантированных значений.

Анализатор материалов и поверхности использует молекулы азота в качестве « зонда», переводит невидимую микроплощадь в поддающиеся количественной оценке, повторяющиеся и прослеживаемые цифры, предоставляя исследователям « микрокарту», а также « сердце контроля качества» для промышленности. За такими грандиозными повествованиями, как нейтрализация углерода, электрификация и точная подача лекарств, этот тихий рабочий инструмент молча определяет, сколько драгоценных металлов должен использовать катализатор, как далеко может двигаться батарея и когда выпускаются таблетки. Возможно, следующая технологическая революция будет скрыта в этом, казалось бы, скучном « докладе BET» - потому что код площади микромира всегда стоит точного измерения.