掃描電鏡在顆粒粉末材料中的應用案例

粉體是當今制備各領域材料和器件的原料，在鋰離子電池、催化、電子元器件、醫藥等領域應用廣泛。

粉體原料的組成和顯微結構決定了材料的性能，粉體原料的粒度分布比、形狀、孔隙率以及比表面等性質可以匹配材料獨特的性質。

因此，對原料粉體進行顯微結構的調控是獲得優良性能材料的前提。使用掃描電子顯微鏡可以觀察粉體的具體表面形貌，并對粒徑進行精確分析，優化粉體的制備工藝。

掃描電鏡在MOFs材料中的應用

在催化領域，構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今的研究熱點之一。MOFs具有高金屬負載、多孔結構和催化位點的讀特優勢，作為團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材料呈現規則的立方形，并且表面存在細小的顆粒吸附（圖1）。該電鏡擁有高達3 nm的分辨率和出色的成像質量，在不同的視野范圍內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、孔洞以及顆粒負載。

圖1 MOFs材料/15 kV/ETD

掃描電鏡在銀粉材料中的應用

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、電子技術為一體的基礎功能材料，而銀粉的制備是制造銀導電漿料的關鍵[2]。采用國儀量子自主研發的SEM5000場發射掃描電鏡，依靠高壓隧道技術，大幅度減少了空間電荷效應，可觀察到不規則的銀粉相互團聚（圖2）。并且SEM5000分辨率高，即使在十萬倍的放大倍數下仍能看到細節。

 

  

掃描電鏡在磷酸鐵鋰中的應用

鋰離子電池因其具有比能量高、循環壽命長、無記憶效應、安全性高等優勢而迅速占據主流市場。采用電子顯微鏡觀察鋰離子電池的正負極形貌，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性能優異、價格相對低廉、安全性能有保障等諸多優勢而備受青睞^[3]。國儀量子場發射掃描電鏡SEM5000觀察的由一次顆粒團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用

負極材料也是鋰離子電池的核心部件之一，其結構和性質對電池的性能起著關鍵作用。在眾多碳基負極材料中，石墨類材料是目前商業化應用最廣的負極材料^[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量，可以清晰表征石墨負極的片層結構和粒徑分布（圖4）。

 

圖4 石墨負極/5 kV/ETD

 

掃描電鏡在蒙脫石散中的應用

使用掃描電子顯微鏡觀察醫藥的粉粒同樣不可或缺。其中蒙脫石散對消化道內的病毒、病菌及其產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]。采用國儀量子場發射掃描電鏡SEM5000觀察到蒙脫石表面具有層紋狀結構，表層附著細小層片狀的結晶塊體（圖5）。

圖5 蒙脫石散粉/3 kV/ETD

掃描電鏡在硬脂酸鎂中的應用

藥用硬脂酸鎂是一種有機化合物，為白色無砂性的細粉，與皮膚接觸有滑膩感，主要用作藥片的潤滑劑，其優點是潤滑作用強，質輕，附著性好。采用國儀量子場發射掃描電鏡SEM5000觀察到硬脂酸鎂粉體主要是以片狀為主（圖6），且片狀之間相互關聯。雖然硬脂酸鎂屬于不導電的有機物，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，硬脂酸鎂的潤滑質感也可能與片狀的結構有關。