掃描電鏡在顆粒粉末材料中的應(yīng)用案例

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(dú)特的性質(zhì)。

因此，對(duì)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(duì)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(diǎn)之一。MOFs具有高金屬負(fù)載、多孔結(jié)構(gòu)和催化位點(diǎn)的讀特優(yōu)勢(shì)，作為團(tuán)簇催化劑擁有巨大潛力^[1]。使用國(guó)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(guó)儀量子自主研發(fā)的SEM5000場(chǎng)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(wàn)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(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、安全性高等優(yōu)勢(shì)而迅速占據(jù)主流市場(chǎng)。采用電子顯微鏡觀察鋰離子電池的正負(fù)極形貌，對(duì)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(jià)格相對(duì)低廉、安全性能有保障等諸多優(yōu)勢(shì)而備受青睞^[3]。國(guó)儀量子場(chǎng)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(duì)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(guó)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(duì)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(guó)儀量子場(chǎng)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(wú)砂性的細(xì)粉，與皮膚接觸有滑膩感，主要用作藥片的潤(rùn)滑劑，其優(yōu)點(diǎn)是潤(rùn)滑作用強(qiáng)，質(zhì)輕，附著性好。采用國(guó)儀量子場(chǎng)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(shí)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(rùn)滑質(zhì)感也可能與片狀的結(jié)構(gòu)有關(guān)。