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前言

21世紀(jì)，納米材料以其優(yōu)異的力學(xué)性能、熱學(xué)性能、光學(xué)電子磁性特性、高擴(kuò)散性、表面活性、自組裝等特性，在生物醫(yī)藥、化學(xué)工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、能源、環(huán)境和綠色制造等領(lǐng)域的應(yīng)用日益凸顯，是當(dāng)前變革性產(chǎn)業(yè)制造技術(shù)產(chǎn)生的重要源頭之一，對(duì)人類的社會(huì)生活已經(jīng)逐步產(chǎn)生了巨大影響。

得益于對(duì)納米科技領(lǐng)域的持續(xù)重視，中國正成為推動(dòng)納米科技發(fā)展的核心力量之一。與此同步，對(duì)例如分子、蛋白質(zhì)、聚合物、晶種與晶核、膠體、乳液、懸浮液及各種復(fù)雜配方制劑體系等納米材料的理化特性的精準(zhǔn)表征的需求也不斷涌現(xiàn)。作為國內(nèi)顆粒材料表征領(lǐng)軍企業(yè)之一的珠海歐美克儀器有限公司（OMEC）通過引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)和提高本土化的精密生產(chǎn)制造水平，持續(xù)地提供了性能不斷提升的納米材料粒徑和Zeta電位表征的新儀器，支持和促進(jìn)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈與價(jià)值鏈的構(gòu)建和完善。

納米粒徑的表征原理

對(duì)于液相介質(zhì)中納米顆粒的粒徑分布，一般通過對(duì)一定區(qū)域中納米顆粒的不定向布朗運(yùn)動(dòng)速率的測(cè)量來表征，動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)被用于此時(shí)的布朗運(yùn)動(dòng)速率評(píng)價(jià)。

顆粒越小，顆粒在介質(zhì)中的布朗運(yùn)動(dòng)速率越快，儀器監(jiān)測(cè)的區(qū)域中顆粒散射光光強(qiáng)的漲落變化也越快。然而，當(dāng)顆粒大至微米級(jí)后，顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)速率顯著降低，同時(shí)重力導(dǎo)致的顆粒沉降和容器中介質(zhì)溫度梯度引起的顆粒對(duì)流運(yùn)動(dòng)等均變得無法忽視，限制了該粒徑測(cè)試方法的上限。

基于以上原因，動(dòng)態(tài)光散射的納米粒度儀適宜測(cè)試零點(diǎn)幾個(gè)納米至幾個(gè)微米的顆粒。納米材料的粒徑分布往往直接決定了其材料活性，分散性，易用性，穩(wěn)定性，制劑各配方的添加量等。

Zeta電位表征原理

納米顆粒大多有較活潑的界面化學(xué)特性，其在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)平面所帶的電位被稱為Zeta電位。

當(dāng)在樣品上加載電場(chǎng)后，帶電顆粒被驅(qū)動(dòng)做定向的電泳運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度與其Zeta電位的高低和正負(fù)有關(guān)。納米電位儀正是利用電泳光散射信號(hào)來分析電場(chǎng)中帶電顆粒的電泳運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而表征顆粒的Zeta電位。通常Zeta電位的絕對(duì)值越高，體系內(nèi)顆粒互相排斥，更傾向于穩(wěn)定的分散。由于大顆粒帶電更多，電泳光散射方法適合測(cè)量2nm-100um范圍內(nèi)的顆粒Zeta電位。

通常高品質(zhì)的納米和Zeta電位分析儀還能分析顆粒的電位分布，對(duì)于顆粒的改性，修飾，活化或裝配的表面一致性，制劑的穩(wěn)定性等進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量。

歐美克推出新一代納米粒度及Zeta電位分析儀NS-90Z Plus

NS-90Z Plus納米粒度及Zeta電位分析儀是歐美克在成功引進(jìn)和吸收馬爾文帕納科 (Malvern Panalytical)納米顆粒表征技術(shù)后，在上一代NS-90Z的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化了光學(xué)電子測(cè)量技術(shù)和分析性能于2023年8月推出的一款新產(chǎn)品。NS-90Z Plus具有更優(yōu)越的粒度和電位分析功能，可滿足廣大納米材料、生物醫(yī)藥及化工制劑的開發(fā)和生產(chǎn)用戶的顆粒粒度和Zeta電位測(cè)試的更高需求。

●  測(cè)試范圍：0.3nm-1000μm（取決于樣品）

●  重復(fù)性：≤1%（NIST可追溯乳膠標(biāo)樣）

●  Zeta電位范圍：無實(shí)際限制

▲ 歐美克NS-90Z Plus 納米粒度分析儀

NS-90Z Plus的粒徑測(cè)試新功能和新特性

1 更佳靈敏度的粒徑分布分析性能

NS-90Z Plus升級(jí)的光學(xué)電子平臺(tái)，信噪比比前一代得到了提高，更低的噪音水平和改進(jìn)的分析算法使得納米粒徑測(cè)試的靈敏度和分辨力得到了提高，例如可以區(qū)分差異更小的納米材料，可以更準(zhǔn)確識(shí)別樣品中不同尺寸組分及其含量，對(duì)散射光信號(hào)更低的樣品的允許測(cè)試濃度更寬等。

▲ NS-90Z Plus測(cè)試：60和200nm聚苯乙烯標(biāo)樣混合

從上圖可以看到，3次制備的標(biāo)樣混合樣，各測(cè)3次，一共9個(gè)測(cè)試記錄，雙分布組分100%可分辨，顯示了NS-90Z Plus卓越的分辨力。

2 真實(shí)的上限測(cè)試性能的提升

升級(jí)后的NS-90Z Plus光學(xué)電子平臺(tái)，信號(hào)基線隨時(shí)間的漂移得到更好的控制，使其能在更長(zhǎng)時(shí)間中獲取高動(dòng)態(tài)范圍且基線不變的信號(hào)，從而可以更精準(zhǔn)地分析相關(guān)性數(shù)據(jù)，不論是微米級(jí)的樣品還是樣品中含有的少量大顆粒的測(cè)試性能都得到了顯著提升，測(cè)試上限提升至10um。

此外，通過引入微毛細(xì)管樣品池，限制了微米級(jí)大顆粒的沉降效應(yīng)及介質(zhì)溫度梯度產(chǎn)生的對(duì)流運(yùn)動(dòng)影響，使得測(cè)試上限得到更進(jìn)一步提高。

▲ NS-90Z Plus測(cè)試：10μm 聚苯乙烯微球標(biāo)樣

另一個(gè)反應(yīng)大顆粒測(cè)量真實(shí)性水平提升的案例是NS-90Z Plus對(duì)陶瓷漿料少量的微米大顆粒雜質(zhì)的測(cè)試分析。和許多工業(yè)應(yīng)用一樣，納米陶瓷漿料中可能含有的少量微米級(jí)雜質(zhì)對(duì)下游工藝和應(yīng)用是有害的，也是企業(yè)希望通過分析儀器進(jìn)行管控的重要目標(biāo)。在這個(gè)案例中，NS-90Z型號(hào)的儀器在測(cè)試中一直無法反映出來樣品中存有的如下圖在電鏡中可以找到的極少量微米級(jí)大顆粒。

新一代NS-90Z Plus的測(cè)試結(jié)果可以清晰看到微米級(jí)顆粒的組分，如下左圖所示。

為了驗(yàn)證這個(gè)微米級(jí)大顆粒的峰是反應(yīng)真實(shí)存在的大顆粒，我們對(duì)制漿后分散的樣品經(jīng)過了離心后，再次測(cè)試的結(jié)果微米級(jí)大顆粒的峰消失了，如上右圖所示。由此可以清晰地看出，NS-90Z Plus可以從預(yù)期不含微米級(jí)大顆粒的產(chǎn)品中準(zhǔn)確地識(shí)別出含有極少量大顆粒的風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品。

3 測(cè)試速度更快

細(xì)顆粒散射光信號(hào)較弱，傳統(tǒng)上需要較長(zhǎng)時(shí)間來測(cè)試，由于NS-90Z Plus系統(tǒng)靈敏度得到了極大提升，最小子測(cè)試時(shí)間可以縮短至1.68秒。同時(shí)新的算法利用儀器采集的所有信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，使得弱信號(hào)樣品的測(cè)試時(shí)間也可以大幅縮短，處于行業(yè)的領(lǐng)先水平。例如在25%質(zhì)量濃度的蔗糖溶液樣品的測(cè)試中，NS-90Z Plus得到準(zhǔn)確測(cè)試結(jié)果所需時(shí)間僅為NS-90Z的四分之一左右。

未完待續(xù)

NS-90Z Plus的電位測(cè)試新功能和新特性

1) 恒流模式下的快慢場(chǎng)混合自適應(yīng)相位分析（M3-PALS）技術(shù)

2) 耐腐蝕玻璃樣品池及插入式電極

3) 更高精度的Zeta電位分布數(shù)據(jù)協(xié)助改善高分子材料修飾工藝

NS-90Z Plus新設(shè)計(jì)的易用的分析軟件界面和管理功能

1) 更為完善的數(shù)據(jù)智能評(píng)價(jià)及測(cè)試優(yōu)化指南功能

2) 更多軟件新功能新特性