新材料是国家战略性新兴产业之一。近年来国家先后出台了一系列政策举措,推动有色金属、化工、无机非金属等 先进基础材料升级 ,发展高分子材料、先进半导体等 关键战略材料 ,加快超导材料等 前沿新材料 创新应用。新材料检测与研究的重点是对于材料样品进行杂质的材料成分检测,鉴定和管理,并对于材料进行结构和功能表征。赛默飞可以为材料检测和研发提供整体解决方案,支持客户实现新材料升级需求以及加快前沿材料的创新应用。 

新材料是什么?

新材料是指在科学技术的推动下,通过新的材料组成、制备方法或工艺技术创新而产生的具有新的物理、化学或材料性能的材料。它们通常具有传统材料所不具备的优异特性,新材料作为推动经济社会发展的重要力量,它甚至被称为“产业粮食”。

为了解新材料的性能、行为和潜在应用,常常用到多种的新材料检测表征技术包括:成分分析(色谱质谱、电子探针、X射线荧光光谱(XRF)、热脱附等),表面与界面分析,结构形貌分析,热性能分析。目前上述表征技术多为单独使用,而联用技术可获得更多维的信息,是材料表征技术新的发展方向

 

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新材料检测解决方案

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金属及合金材料

无惧干扰,从常量,微量到超痕量元素分析整体方案;并可以通过独特的联用方案,实现元素形态分析

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聚合物新材料

覆盖聚合物材料中整个产业链:从原料质控,材料研发到终端产品的有害物质分析,帮助客户提供一站式解决方案

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无机非金属材料

陶瓷,石英玻璃等无机非金属材料检测方案能够确保原材料的纯度,避免杂质对材料性能的影响。

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新材料检测行业热点

  • 金属材料
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新材料分析网络讲座

Orbitrap静电场轨道肼在新材料分析领域应用

——孙 银
赛默飞世尔科技(中国)有限公司 资深应用工程师

随着国内工业化的逐步推进升级,无论是在科研领域还是工业生产,基于新材料相关的分析检测需求也越来越多。本次主要基于Orbitrap超高分辨静电场轨道肼,介绍其在新材料分析领域的应用。


材料分析色谱技术常见问题解答(FAQ)

以下是针对材料科学研究中色谱分析常见问题的解答,主要基于赛默飞世尔科技的材料分析色谱解决方案。

聚合物分析需要根据材料极性、分子量大小和溶解特性选择色谱柱和分离方法:

  • 对于高分子聚合物:推荐使用凝胶渗透色谱(GPC)或尺寸排阻色谱(SEC),采用特殊设计的色谱柱如Thermo Scientific™ Allegra™ X-14离心机或PLgel系列色谱柱,可有效分离不同分子量的聚合物组分。
  • 对于极性聚合物:可选择反相色谱柱(如C18、C8柱)或亲水相互作用色谱(HILIC) 柱,使用水/有机相混合流动相进行分离。
  • 对于离子型聚合物:使用离子交换色谱柱(如Dionex™ IonPac™系列),配合适当的缓冲液体系进行分离。

选择时需考虑聚合物的溶解性、热稳定性以及是否含有离子化基团等特性。赛默飞提供专门的色谱柱选择工具和应用数据库,可帮助您快速找到合适解决方案。

提高材料中微量成分检测灵敏度的关键策略包括:

  • 样品前处理优化:使用赛默飞固相萃取(SPE)产品(如HyperSep™系列)富集目标物并去除基质干扰。
  • 色谱柱选择:选择高选择性色谱柱(如Accucore™系列),其核壳技术可提供更高柱效和更窄峰宽,从而提高灵敏度。
  • 检测器配置:对于紫外无强吸收的化合物,可考虑使用蒸发光散射检测器(ELSD)或质谱检测器(MS),后者可提供极高的灵敏度和特异性。
  • 系统优化:减少系统死体积,使用适当内径的连接管,优化流动相组成和pH值,均可改善峰形和提高检测灵敏度。

纳米材料表面化学表征可采用以下色谱技术:

  • 反相色谱法:通过分析纳米材料在色谱柱中的保留行为,推断其表面疏水性和化学修饰程度
  • 离子交换色谱法:适用于表征表面带电的纳米材料(如量子点、金属氧化物纳米颗粒),可评估表面电荷密度和分布 。
  • 尺寸排阻色谱法:配合多角度光散射检测器(MALS),可同时测定纳米材料的粒径分布和表面化学性质
  • 热解吸-气相色谱-质谱联用(TD-GC-MS):可用于分析纳米材料表面吸附的有机分子和修饰剂。

赛默飞提供的Vanquish™ Horizon UHPLC系统Orbitrap™高分辨质谱仪联用,可提供纳米材料表面化学的全面表征方案。

色谱技术在复合材料分析中发挥以下作用:

  • 组分分离与鉴定:使用液相色谱-质谱联用(LC-MS) 或热裂解-气相色谱-质谱联用(Py-GC-MS) 可分离和鉴定复合材料中的聚合物基质、填料、增塑剂等各组分。
  • 界面相互作用研究:通过反相色谱法研究填料与基体间的相互作用参数,预测复合材料相容性。
  • 老化与降解产物分析:使用加速溶剂萃取(ASE) 结合色谱技术,可提取和分析复合材料老化过程中产生的低分子量产物,评估材料稳定性。
  • 添加剂分布分析:利用色谱成像技术可可视化添加剂在复合材料中的分布情况。

赛默飞提供的Dionex? ASE? 350加速溶剂萃取系统可高效提取复合材料中的各种组分,为后续色谱分析提供准备。

材料色谱分析中常见问题及解决方法:

问题现象

可能原因

解决方案

柱压异常升高

样品或流动相中颗粒物堵塞柱头筛板

使用0.45μm或更细滤膜过滤所有样品和流动相;使用在线过滤器;必要时更换或清洗筛板

峰形拖尾或分叉

柱头塌陷或污染;样品与固定相发生二次相互作用

使用保护柱;选择适合的色谱柱类型;优化流动相组成和pH值

保留时间漂移

柱温波动;流动相组成变化;柱效下降

使用柱温箱控制温度;确保流动相混合均匀;定期检查柱效

基线噪音大

检测池污染;流动相中有气泡或杂质

定期冲洗检测池;对流动相进行脱气处理;使用高纯度溶剂

回收率低

样品在系统中吸附或降解

对样品进行衍生化处理;选择惰性系统组件(如PEEK管路)

为确保分析准确性,建议定期进行系统适用性测试,使用标准样品验证方法性能,并建立预防性维护计划,包括定期更换密封圈、冲洗系统和保存色谱柱等。
Style Sheet for Global Design System