低場(chǎng)核磁共振技術(shù)研究國(guó)產(chǎn)cmp研磨液

什么是cmp研磨液？

CMP 全稱為 Chemical Mechanical Polishing，即化學(xué)機(jī)械拋光。該技術(shù)是半導(dǎo)體晶圓制造的比備流程之一，對(duì)高精度、高性能晶圓制造至關(guān)重要。拋光液的主要成分包括研磨顆粒、PH值調(diào)節(jié)劑、氧化劑、分散劑等。從成分中我們就大概知道了拋光液是一種對(duì)分散要求很高的納米材料懸浮液，所以研磨過程中對(duì)顆粒的尺寸變化以及顆粒在懸浮液中的分散性都有著極其嚴(yán)苛的要求。

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)研究國(guó)產(chǎn)cmp研磨液

低場(chǎng)核磁弛豫技術(shù)以水分子（溶劑）為探針，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)懸浮液體系中水分子的狀態(tài)變化。

低場(chǎng)核磁弛豫技術(shù)可以區(qū)分出納米顆粒與溶劑的固液界面間那一層薄薄的表面溶劑分子，當(dāng)顆粒尺寸或顆粒分散性發(fā)生變化時(shí)，顆粒表面的溶劑分子也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。低場(chǎng)核磁弛豫技術(shù)可以靈敏的檢測(cè)到這這種變化狀態(tài)和變化過程，從而可以快速地評(píng)價(jià)例如拋光液以及相關(guān)懸浮液樣品的分散性和懸浮液中顆粒尺寸的變化過程。

低場(chǎng)核磁弛豫技術(shù)與傳統(tǒng)氮?dú)馕椒ㄓ心男┎町悾?/p>

在低場(chǎng)核磁弛豫技術(shù)還未應(yīng)用于拋光液領(lǐng)域之前，蕞常用的方法是用氮?dú)馕椒▉肀碚黝w粒的比表面積。但是在實(shí)際的研發(fā)與生產(chǎn)過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)就算氮?dú)馕椒ū碚鞯难心ヮw粒的比表面積非常穩(wěn)定，拋光過程中還是會(huì)發(fā)生拋光液性能不穩(wěn)定的情況。而這種情況很可能是研磨顆粒在溶劑體系中發(fā)生了團(tuán)聚，進(jìn)而發(fā)生了尺寸上的變化而導(dǎo)致蕞終研磨性能的問題。低場(chǎng)核磁弛豫技術(shù)可直接用于研磨液原液的分散性檢測(cè)，可以快速評(píng)價(jià)懸浮液體系的分散性而被廣泛應(yīng)用于CMP拋光液的研發(fā)與生產(chǎn)控制中。

低場(chǎng)核磁弛豫技術(shù)還能用于哪些領(lǐng)域？

低場(chǎng)核磁弛豫技術(shù)除了用于半導(dǎo)體CMP拋光液，還可以用于國(guó)家正大力扶持的新能源電池漿料，光伏產(chǎn)業(yè)的導(dǎo)電銀漿，石墨烯漿料，電子漿料等新材料領(lǐng)域。這些方向都非常適合采用低場(chǎng)核磁弛豫技術(shù)來研究其原液的分散性、穩(wěn)定性。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究硅膠老化

由于硅膠制品的使用越來越頻繁，硅膠產(chǎn)品在多數(shù)人的印象中是性能優(yōu)異且各方面使用體驗(yàn)都很好，許多老客戶也慢慢感覺到硅膠制品老化的現(xiàn)象，硅膠制品為什么會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象。

硅膠產(chǎn)品為什么會(huì)出現(xiàn)老化？

硅橡膠樹脂的粘合性比許多橡膠都要高，但硅膠同其它橡膠一樣，也會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象，由于內(nèi)部分子鏈斷裂，使硅膠的性能發(fā)生了很大的變化。對(duì)于橡塑制品來說，硅膠產(chǎn)品危害蕞大的就是紫外線，紫外線會(huì)直接導(dǎo)致橡膠分子鏈的斷裂，這是因?yàn)楣枘z制品可吸收光能使橡膠內(nèi)產(chǎn)生自由分子。

硅膠產(chǎn)品老化的原因主要有以下三點(diǎn)：

1. 經(jīng)常有高溫或高溫環(huán)境。高溫度會(huì)加速硅膠材料的氧化環(huán)境，從而導(dǎo)致老化。

2. 化學(xué)因素。歸根結(jié)底，硅膠材料是一種化學(xué)物質(zhì)，有些化學(xué)因素會(huì)加速其老化。

3. 臭氧。硅材料很怕臭氧，會(huì)使硅膠制品的性能迅速下降，老化得很快。

硅膠老化的試驗(yàn)方法：

硅膠老化是硅膠性能受損的主要原因之一。由于產(chǎn)品的配方和使用條件各異，老化歷程快慢不一，所以，需要通過檢測(cè)技術(shù)對(duì)硅膠樣品進(jìn)行測(cè)試，以評(píng)定硅膠老化的程度及其對(duì)性能的影響。低場(chǎng)核磁技術(shù)可用于硅膠老化檢測(cè)。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究硅膠老化基本原理：

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)是通過測(cè)定恒定磁場(chǎng)強(qiáng)度下樣品中1H的弛豫時(shí)間,從而獲得分子結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)信息的方法。其基本原理是通過施加射頻脈沖給予處于恒定磁場(chǎng)中的樣品,使氫質(zhì)子發(fā)生共振,質(zhì)子所吸收的射頻波能量以非輻射的方式釋放后返回到基態(tài),此過程被稱為弛豫過程。弛豫又可分為橫向弛豫和縱向弛豫,樣品內(nèi)部氫質(zhì)子所處物理化學(xué)環(huán)境及存在狀態(tài)決定了弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短。從物理機(jī)制上,核磁弛豫過程是自旋氫原子核與環(huán)境之間通過相互作用進(jìn)行能量交換的過程。核磁共振是自旋不為零的原子在靜磁場(chǎng)中被磁化后,與特定射頻場(chǎng)產(chǎn)生共振吸收現(xiàn)象,吸收射頻脈沖能量后自旋核與周圍物質(zhì)相互作用,釋放能量,并恢復(fù)初始狀態(tài)過程。

硅膠老化是交聯(lián)體系發(fā)生變化的綜合過程,核磁共振的弛豫機(jī)制對(duì)這種變化具有高敏感性,其主要表現(xiàn)為橫向弛豫時(shí)間T2隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)的規(guī)律性變化。因此通過研究老化過程中硅膠樣品的弛豫時(shí)間變化規(guī)律及其與老化性能的關(guān)系,就可以間接評(píng)估硅膠老化的特性。

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原位變溫低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)用于抗凍蛋白分子動(dòng)力學(xué)分析

什么是抗凍蛋白？

抗凍蛋白是一種能抑zhi冰晶生長(zhǎng)的蛋白質(zhì)或糖蛋白質(zhì).自二十世紀(jì)發(fā)現(xiàn)以來,研究對(duì)象先后從極區(qū)魚類,昆蟲,轉(zhuǎn)移到植物材料上。

抗凍蛋白是生活在寒冷區(qū)域的生物經(jīng)過長(zhǎng)期自然選擇進(jìn)化產(chǎn)生的一類用于防止生物體內(nèi)結(jié)冰而導(dǎo)致生物體死亡的功能性蛋白質(zhì)。對(duì)于抗凍蛋白抗凍機(jī)制的研究有助于揭開冰晶成核、生長(zhǎng)和冰晶形貌調(diào)控的分子層面的機(jī)理。

抗凍蛋白生長(zhǎng)機(jī)制的模型

抗凍蛋白吸附在冰晶表面,通過EAFC3效應(yīng)抑zhi其生長(zhǎng).機(jī)制的模型為:一般晶體的生長(zhǎng)垂直于晶體的表面,假如雜質(zhì)分子吸附于冰生長(zhǎng)通途的表面,那么需要在外加一推動(dòng)力(冰點(diǎn)下降),促使冰在雜質(zhì)間生長(zhǎng).由于曲率增大,使邊緣的表面積也增加.因表面張力的影響,增加表面積將使體系的平衡狀態(tài)發(fā)生改變,從而冰點(diǎn)降低。通過對(duì)抗凍植物抗凍活性的研究,認(rèn)為抗凍植物形成了一種特殊的控制胞外冰晶形成的機(jī)制,即抗凍蛋白和冰核聚物質(zhì)的協(xié)同作用.在植物體內(nèi),熱滯效應(yīng)并不明顯,而冰重結(jié)晶抑zhi效應(yīng)顯著.吸附抑zhi學(xué)說是否適應(yīng)于植物有待于進(jìn)一步的證實(shí).

原位變溫低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)用于抗凍蛋白分子動(dòng)力學(xué)分析

原位變溫低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)是指可以實(shí)現(xiàn)在線原位改變樣品溫度，并在設(shè)置溫度下對(duì)樣品進(jìn)行原位測(cè)量的低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)。該系統(tǒng)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)弛豫分析和磁共振成像功能。

傳統(tǒng)的低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)是常溫測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試過程中樣品的溫度保持與實(shí)驗(yàn)室溫度（環(huán)境溫度）一致，檢測(cè)到的數(shù)據(jù)與樣品在室溫下的特性相關(guān)。而原位變溫低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)可對(duì)樣品進(jìn)行程序控溫（高低溫），并進(jìn)行原位檢測(cè)，可研究不同溫度下樣品的特性。可對(duì)樣品進(jìn)行冷凍過程、干燥過程、蒸煮過程、樣品冰點(diǎn)、食品變性過程等相關(guān)研究。

原位變溫低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)是在常規(guī)低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)上加配了變溫探頭、控溫硬件以及控溫軟件。系統(tǒng)樣機(jī)如下圖：

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究納米銀顆粒團(tuán)聚

顆粒團(tuán)聚可分為三種狀態(tài)：

凝聚體：指以面相接的原級(jí)粒子，其表面積比其單個(gè)粒子組成之和小得多，這種狀態(tài)再分散十分困難。

附聚體：指以點(diǎn)、角相接的原級(jí)粒子團(tuán)族或小顆粒在大顆粒上的附著，其總表面積比凝聚體大，但小于單個(gè)粒子組成之和，再分散比較容易。凝聚體和附聚體也稱二次粒子。

絮凝：指由于體系表面積的增加、表面能增大，為了降低表面能而生成的更加松散的結(jié)構(gòu)。一般是由于大分子表面活性劑或水溶性高分子的架橋作用，把顆粒串聯(lián)成結(jié)構(gòu)松散似棉絮的團(tuán)狀物。在這種結(jié)構(gòu)中，離子間的距離比凝聚體或附聚體大得多。

顆粒在液體中的團(tuán)聚與分散

顆粒表面濕潤(rùn)性對(duì)粉體的分散具有重要意義，是粉體分散、固液分離、表面改性和造粒等工藝的理論基礎(chǔ)。固體顆粒被液體潤(rùn)濕的過程主要基于顆粒表面的潤(rùn)濕性。固體表面的濕潤(rùn)性由其化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)決定。固體表面自由能越大，越容易被液體濕潤(rùn)；反之亦然。因而，尋求和制備高表面自由能的固體表面成為制備超親水表面和超疏水表面的前提條件。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究納米銀顆粒團(tuán)聚的基本原理：

對(duì)于潤(rùn)濕的顆粒體系，顆粒表面會(huì)附著一層液相分子，這些液相分子因無機(jī)相表面的吸附作用而運(yùn)動(dòng)受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運(yùn)動(dòng)是自由的，液相分子的馳豫時(shí)間（relaxation time）與它所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)，自由狀態(tài)的液相分子的核磁馳豫時(shí)間要比束縛狀態(tài)的液相分子的馳豫時(shí)間長(zhǎng)得多，顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對(duì)更多，弛豫時(shí)間也就更短。因此，可以利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)來測(cè)量懸浮液體系的馳豫時(shí)間，并計(jì)算顆粒的濕潤(rùn)比表面積（可利用的吸附表面積），進(jìn)而用來研究顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)、分散性穩(wěn)定性、親和性以及潤(rùn)濕性等問題。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究鋰電顆粒團(tuán)聚

顆粒團(tuán)聚可分為三種狀態(tài)：

凝聚體：指以面相接的原級(jí)粒子，其表面積比其單個(gè)粒子組成之和小得多，這種狀態(tài)再分散十分困難。

附聚體：指以點(diǎn)、角相接的原級(jí)粒子團(tuán)族或小顆粒在大顆粒上的附著，其總表面積比凝聚體大，但小于單個(gè)粒子組成之和，再分散比較容易。凝聚體和附聚體也稱二次粒子。

絮凝：指由于體系表面積的增加、表面能增大，為了降低表面能而生成的更加松散的結(jié)構(gòu)。一般是由于大分子表面活性劑或水溶性高分子的架橋作用，把顆粒串聯(lián)成結(jié)構(gòu)松散似棉絮的團(tuán)狀物。在這種結(jié)構(gòu)中，離子間的距離比凝聚體或附聚體大得多。

顆粒在液體中的團(tuán)聚與分散

顆粒表面濕潤(rùn)性對(duì)粉體的分散具有重要意義，是粉體分散、固液分離、表面改性和造粒等工藝的理論基礎(chǔ)。固體顆粒被液體潤(rùn)濕的過程主要基于顆粒表面的潤(rùn)濕性。固體表面的濕潤(rùn)性由其化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)決定。固體表面自由能越大，越容易被液體濕潤(rùn)；反之亦然。因而，尋求和制備高表面自由能的固體表面成為制備超親水表面和超疏水表面的前提條件。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究鋰電顆粒團(tuán)聚的基本原理：

對(duì)于潤(rùn)濕的顆粒體系，顆粒表面會(huì)附著一層液相分子，這些液相分子因無機(jī)相表面的吸附作用而運(yùn)動(dòng)受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運(yùn)動(dòng)是自由的，液相分子的馳豫時(shí)間（relaxation time）與它所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)，自由狀態(tài)的液相分子的核磁馳豫時(shí)間要比束縛狀態(tài)的液相分子的馳豫時(shí)間長(zhǎng)得多，顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對(duì)更多，弛豫時(shí)間也就更短。因此，可以利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)來測(cè)量懸浮液體系的馳豫時(shí)間，并計(jì)算顆粒的濕潤(rùn)比表面積（可利用的吸附表面積），進(jìn)而用來研究顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)、分散性穩(wěn)定性、親和性以及潤(rùn)濕性等問題。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究濕顆粒團(tuán)聚

顆粒的團(tuán)聚根據(jù)其作用機(jī)理可分為三種狀態(tài)：

凝聚體：指以面相接的原級(jí)粒子，其表面積比其單個(gè)粒子組成之和小得多，這種狀態(tài)再分散十分困難。

附聚體：指以點(diǎn)、角相接的原級(jí)粒子團(tuán)族或小顆粒在大顆粒上的附著，其總表面積比凝聚體大，但小于單個(gè)粒子組成之和，再分散比較容易。凝聚體和附聚體也稱二次粒子。

絮凝：指由于體系表面積的增加、表面能增大，為了降低表面能而生成的更加松散的結(jié)構(gòu)。一般是由于大分子表面活性劑或水溶性高分子的架橋作用，把顆粒串聯(lián)成結(jié)構(gòu)松散似棉絮的團(tuán)狀物。在這種結(jié)構(gòu)中，離子間的距離比凝聚體或附聚體大得多。

顆粒在液體中的團(tuán)聚與分散

顆粒表面濕潤(rùn)性對(duì)粉體的分散具有重要意義，是粉體分散、固液分離、表面改性和造粒等工藝的理論基礎(chǔ)。固體顆粒被液體潤(rùn)濕的過程主要基于顆粒表面的潤(rùn)濕性。固體表面的濕潤(rùn)性由其化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)決定。固體表面自由能越大，越容易被液體濕潤(rùn)；反之亦然。因而，尋求和制備高表面自由能的固體表面成為制備超親水表面和超疏水表面的前提條件。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究濕顆粒團(tuán)聚的基本原理：

對(duì)于潤(rùn)濕的顆粒體系，顆粒表面會(huì)附著一層液相分子，這些液相分子因無機(jī)相表面的吸附作用而運(yùn)動(dòng)受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運(yùn)動(dòng)是自由的，液相分子的馳豫時(shí)間（relaxation time）與它所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)，自由狀態(tài)的液相分子的核磁馳豫時(shí)間要比束縛狀態(tài)的液相分子的馳豫時(shí)間長(zhǎng)得多，顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對(duì)更多，弛豫時(shí)間也就更短。因此，可以利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)來測(cè)量懸浮液體系的馳豫時(shí)間，并計(jì)算顆粒的濕潤(rùn)比表面積（可利用的吸附表面積），進(jìn)而用來研究顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)、分散性穩(wěn)定性、親和性以及潤(rùn)濕性等問題。

低場(chǎng)核磁共振橫相弛豫時(shí)間

在核磁共振現(xiàn)象中，弛豫是指原子核發(fā)生共振且處在高能狀態(tài)時(shí)，當(dāng)射頻脈沖停止后，將迅速恢復(fù)到原來低能狀態(tài)的現(xiàn)象?；謴?fù)的過程即稱為弛豫過程，它是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程，需要一定的時(shí)間反映了質(zhì)子系統(tǒng)中質(zhì)子之間和質(zhì)子周圍環(huán)境之間的相互作用。

完成弛豫過程分兩步進(jìn)行，即縱向磁化強(qiáng)度矢量Mz恢復(fù)到最初平衡狀態(tài)的M0和橫向磁化強(qiáng)度Mxy要衰減到零，這兩步是同時(shí)開始但獨(dú)立完成的，下面將簡(jiǎn)單介紹低場(chǎng)核磁共振橫相弛豫過程和低場(chǎng)核磁共振橫相弛豫時(shí)間T2。

低場(chǎng)核磁共振橫相弛豫過程

在射頻脈沖的作用下，所有質(zhì)子的相位都相同，它們都沿相同的方向排列，以相同的角速度（或角頻率）繞外磁場(chǎng)進(jìn)動(dòng)。當(dāng)射頻脈沖停止后，同相位的質(zhì)子彼此之間將逐漸出現(xiàn)相位差，即失相位。我們把質(zhì)子由同相位逐漸分散zui終均勻分布，宏觀表現(xiàn)為其橫向磁化強(qiáng)度矢量Mxy從zui大（對(duì)于π/2脈沖來說，為M0）逐漸衰減為0的過程稱為橫向弛豫過程。

低場(chǎng)核磁共振橫相弛豫時(shí)間

低場(chǎng)核磁共振橫相弛豫時(shí)間又稱自旋-自旋弛豫時(shí)間，通常用Mxymax衰減63%時(shí)所需的時(shí)間，所以經(jīng)過一個(gè)T2時(shí)間，Mxy還存在37%在實(shí)際工作中，一般認(rèn)為Mxy經(jīng)過5T2時(shí)間已基本衰減為零。下圖表示π/2脈沖之后Mxy隨時(shí)間的衰減曲線：

在MRI中，通常用橫向弛豫時(shí)間T2來描述橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減的快慢，如果T2小就說明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減快。否則，若T2長(zhǎng)就說明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減慢。

在給定外磁場(chǎng)中，T2僅取決于組織，不同的組織由于其自旋-自旋相互作用效果不同，而這種效果取決于質(zhì)子間的接近程度。由于不同組織自旋-自旋相互作用效果不同，所以不同組織的T2不同，固體中的T2比液體中的T2短的多。特別注意的是：橫向弛豫時(shí)間T2比縱向弛豫時(shí)間T1快5-10倍，也就是說在縱向磁化強(qiáng)度恢復(fù)到M0時(shí)，橫向磁化強(qiáng)度早已經(jīng)衰減為零。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究超臨界co2提高采收率

什么叫超臨界二氧化碳？

超臨界二氧化碳其實(shí)就是二氧化碳界于氣體和液體之間的狀態(tài)?？梢苑秩c(diǎn)來理解：

1、隨著溫度和壓力的變化，任何一種物質(zhì)都存在三種狀態(tài)氣、液、固。液、氣共存狀態(tài)的點(diǎn)叫臨界點(diǎn)。

2、超臨界流體是指溫度和壓力均高于其臨界點(diǎn)的流體。

3、超臨界二氧化碳就是CO2的超臨界狀態(tài)。

二氧化碳的超臨界態(tài)，在一定的溫度和壓力下呈現(xiàn)。并且具有怊強(qiáng)的溶解能力，可以根據(jù)溫度和壓力調(diào)節(jié)溶解能力；

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究超臨界co2提高采收率基本原理：

CO2作為注氣驅(qū)油最常用的氣體之一,由于超臨界CO2提高采收率方面優(yōu)異的表現(xiàn),以及可以同時(shí)完成碳的捕集和封存,受到廣泛的關(guān)注和探究。核磁共振測(cè)試(NMR)直觀的探究油相在孔隙中的分布和流動(dòng)狀態(tài)。配合多場(chǎng)耦合配件，實(shí)現(xiàn)壓力、溫度對(duì)二氧化碳的相態(tài)有明顯的控制作用。當(dāng)壞境處于臨界溫度及臨界壓力時(shí)，CO2會(huì)以超臨界態(tài)的形式存在，他既有氣態(tài)性質(zhì)，又有液態(tài)性質(zhì)，能夠快速溶解孔隙的有機(jī)物，而核磁無法檢測(cè)到不含H的超臨界CO2氣體，有效評(píng)價(jià)儲(chǔ)層采收率的提高效果，定量研究油氣開采過程。

低場(chǎng)核磁實(shí)驗(yàn)裝置架構(gòu)圖

實(shí)驗(yàn)研究表明，氮?dú)怛?qū)蕞終采收率為35.12%，CO2驅(qū)最終采收率約為38.40%，在實(shí)驗(yàn)條件（32 MPa、75 ℃）下，CO2為超臨界狀態(tài)，具有較強(qiáng)的傳質(zhì)擴(kuò)散能力，且實(shí)驗(yàn)壓力高于原油與CO2的最小混相壓力（25.0 MPa），在CO2驅(qū)過程中驅(qū)替前緣易形成混相；而N2在同等條件下較難與原油混相，同時(shí)CO2與原油之間的相互作用強(qiáng)于N2，因此CO2驅(qū)采收率高于N2。

低場(chǎng)核磁儀器

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究漿料小顆粒團(tuán)聚

漿料小顆粒團(tuán)聚可分為三種狀態(tài)：

凝聚體：指以面相接的原級(jí)粒子，其表面積比其單個(gè)粒子組成之和小得多，這種狀態(tài)再分散十分困難。

附聚體：指以點(diǎn)、角相接的原級(jí)粒子團(tuán)族或小顆粒在大顆粒上的附著，其總表面積比凝聚體大，但小于單個(gè)粒子組成之和，再分散比較容易。凝聚體和附聚體也稱二次粒子。

絮凝：指由于體系表面積的增加、表面能增大，為了降低表面能而生成的更加松散的結(jié)構(gòu)。一般是由于大分子表面活性劑或水溶性高分子的架橋作用，把顆粒串聯(lián)成結(jié)構(gòu)松散似棉絮的團(tuán)狀物。在這種結(jié)構(gòu)中，離子間的距離比凝聚體或附聚體大得多。

顆粒在液體中的團(tuán)聚與分散

顆粒表面濕潤(rùn)性對(duì)粉體的分散具有重要意義，是粉體分散、固液分離、表面改性和造粒等工藝的理論基礎(chǔ)。固體顆粒被液體潤(rùn)濕的過程主要基于顆粒表面的潤(rùn)濕性。固體表面的濕潤(rùn)性由其化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)決定。固體表面自由能越大，越容易被液體濕潤(rùn)；反之亦然。因而，尋求和制備高表面自由能的固體表面成為制備超親水表面和超疏水表面的前提條件。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究漿料小顆粒團(tuán)聚的基本原理：

對(duì)于潤(rùn)濕的顆粒體系，顆粒表面會(huì)附著一層液相分子，這些液相分子因無機(jī)相表面的吸附作用而運(yùn)動(dòng)受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運(yùn)動(dòng)是自由的，液相分子的馳豫時(shí)間（relaxation time）與它所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)，自由狀態(tài)的液相分子的核磁馳豫時(shí)間要比束縛狀態(tài)的液相分子的馳豫時(shí)間長(zhǎng)得多，顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對(duì)更多，弛豫時(shí)間也就更短。因此，可以利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)來測(cè)量懸浮液體系的馳豫時(shí)間，并計(jì)算顆粒的濕潤(rùn)比表面積（可利用的吸附表面積），進(jìn)而用來研究顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)、分散性穩(wěn)定性、親和性以及潤(rùn)濕性等問題。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)

顆粒的團(tuán)聚根據(jù)其作用機(jī)理可分為三種狀態(tài)：

凝聚體：指以面相接的原級(jí)粒子，其表面積比其單個(gè)粒子組成之和小得多，這種狀態(tài)再分散十分困難。

附聚體：指以點(diǎn)、角相接的原級(jí)粒子團(tuán)族或小顆粒在大顆粒上的附著，其總表面積比凝聚體大，但小于單個(gè)粒子組成之和，再分散比較容易。凝聚體和附聚體也稱二次粒子。

絮凝：指由于體系表面積的增加、表面能增大，為了降低表面能而生成的更加松散的結(jié)構(gòu)。一般是由于大分子表面活性劑或水溶性高分子的架橋作用，把顆粒串聯(lián)成結(jié)構(gòu)松散似棉絮的團(tuán)狀物。在這種結(jié)構(gòu)中，離子間的距離比凝聚體或附聚體大得多。

顆粒在液體中的團(tuán)聚與分散

顆粒表面濕潤(rùn)性對(duì)粉體的分散具有重要意義，是粉體分散、固液分離、表面改性和造粒等工藝的理論基礎(chǔ)。固體顆粒被液體潤(rùn)濕的過程主要基于顆粒表面的潤(rùn)濕性。固體表面的濕潤(rùn)性由其化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)決定。固體表面自由能越大，越容易被液體濕潤(rùn)；反之亦然。因而，尋求和制備高表面自由能的固體表面成為制備超親水表面和超疏水表面的前提條件。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)原理：

對(duì)于潤(rùn)濕的顆粒體系，顆粒表面會(huì)附著一層液相分子，這些液相分子因無機(jī)相表面的吸附作用而運(yùn)動(dòng)受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運(yùn)動(dòng)是自由的，液相分子的馳豫時(shí)間（relaxation time）與它所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)，自由狀態(tài)的液相分子的核磁馳豫時(shí)間要比束縛狀態(tài)的液相分子的馳豫時(shí)間長(zhǎng)得多，顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對(duì)更多，弛豫時(shí)間也就更短。因此，可以利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)來測(cè)量懸浮液體系的馳豫時(shí)間，并計(jì)算顆粒的濕潤(rùn)比表面積（可利用的吸附表面積），進(jìn)而用來研究顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)、分散性穩(wěn)定性、親和性以及潤(rùn)濕性等問題。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究膠體溶脹過程

親水膠體的溶脹過程是高聚物吸收液體而體積增大過程的現(xiàn)象。膠體化合物的分子結(jié)構(gòu)中含有許多親水基團(tuán)，能與水分子發(fā)生作用。質(zhì)點(diǎn)水化后似分子狀態(tài)分散于水中，形成親水膠體溶液。如動(dòng)物膠汁、酶的水溶液及其他含蛋白質(zhì)的生化制劑、天然的多糖類、粘液質(zhì)及樹膠等等遇水后所形成的膠體溶液均屬此類。親水膠體絕大多數(shù)為高分子化合物，所以親水膠體溶液也稱高分子水溶液。隨著非極性基因數(shù)目的增多，膠體的親水性能降低，而對(duì)半極性溶媒及非極性溶媒的親和力增加，膠體質(zhì)點(diǎn)分散在這些溶媒中時(shí)，形成的溶液稱為親液膠體溶液或高分子非水溶液。

溶脹是否發(fā)生，決定于高聚物和液體的性質(zhì)。線型高聚物先溶脹而后溶解，體型高聚物只溶脹而不溶解。例如明膠能在水中溶脹，但在有機(jī)溶劑中卻不溶脹；橡膠能在苯中溶脹，但在水中卻不溶脹。有些高聚物在溶脹后會(huì)形成溶膠。例如明膠在水中和橡膠在苯中，加熱時(shí)會(huì)形成溶膠。

溶膠又稱膠體溶液。由分散質(zhì)的微粒(線性大小一般在10的負(fù)5–7次方厘米間)分散在介質(zhì)中所形成的分散物系。根據(jù)與液體分散介質(zhì)的關(guān)系，可分為親液溶膠和憎液溶膠兩類。與未分散的物質(zhì)相比，分散相的粒子非常小，總面積非常大，這是溶膠具有的特性。

溶脹過程和膠溶過程實(shí)際上就是膠體粒子的再分散過程。膠體粒子本身具有一定的穩(wěn)定性，比如電荷排斥，水化層的存在等。當(dāng)這些條件消失的時(shí)候，膠體粒子就會(huì)團(tuán)聚，所以加熱、加電解質(zhì)、加相反電荷的膠體等無非是去掉電荷，去掉水化層（或者溶劑層），使膠體團(tuán)聚在一起。

膠體團(tuán)聚后，有可能進(jìn)一步脫水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成化學(xué)鍵，這樣就不會(huì)再溶解，再分散了；但是也有可能重新結(jié)合水或者溶劑,這時(shí)候凝聚了的膠體粒子就體積增大（由于顆粒之間增加了溶劑），即——溶脹，甚至完全分散，溶劑化，即——膠溶。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究膠體溶脹過程：

低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）在研究基于水遷移率的聚合物網(wǎng)絡(luò)的水傳輸和微觀結(jié)構(gòu)方面具有巨大潛力。與高分辨率核磁共振不同，低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）主要用于通過測(cè)量弛豫時(shí)間來闡明反映結(jié)構(gòu)異質(zhì)性和相互作用的分子遷移率。研究表明，低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）是一種快速、無創(chuàng)、無損的測(cè)定水組分分布的方法。該方法可快速評(píng)價(jià)顆粒原液的團(tuán)聚與分散狀態(tài)，可用于膠體溶脹過程研究。