掃描電鏡在顆粒粉末材料中的應(yīng)用案例

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)和催化位點的獨特優(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)。

圖2 銀粉/5 kV/Inlens

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，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].無機鹽工業(yè),2023,55(03):92-97.DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0275.

　　[4] 邢寶林,鮑倜傲,李旭升等.鋰離子電池用石墨類負(fù)極材料結(jié)構(gòu)調(diào)控與表面改性的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報,2020,34(15):15063-15068.

　　[5] 劉茂先.蒙脫石散的應(yīng)用進(jìn)展[J].基層醫(yī)學(xué)論壇,2010,14(31):1032-1033.

　　[6] 秦玉楠. 藥用硬脂酸鎂制備工藝及其改進(jìn)[J]. 現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué), 1991, 8(3):3.

　　*本文部分圖片來源于攝圖網(wǎng)

標(biāo)簽：掃描電鏡