引言

什么是生物塑料？塑料制造商如何利用它們來(lái)改善其產(chǎn)品的環(huán)境影響？面對(duì)如此多的新興綠色技術(shù)，生產(chǎn)商和消費(fèi)者需要區(qū)分洗綠和真正的進(jìn)步。此外，如果一項(xiàng)新的發(fā)展被認(rèn)為對(duì)環(huán)境有利，那么塑料供應(yīng)鏈的所有階段，尤其是加工廠，就必須學(xué)習(xí)如何在不損害其工藝或產(chǎn)品的情況下采用新技術(shù)。 

術(shù)語(yǔ)”生物塑料”或”生物聚合物”實(shí)際上可以指兩種類(lèi)型的材料。生物基塑料是由可再生原料生產(chǎn)的，如甘蔗或玉米。生物降解塑料可以通過(guò)微生物或酶的分解過(guò)程完全分解，產(chǎn)生對(duì)環(huán)境無(wú)害的天然副產(chǎn)品，如氣體（CO2、N2）、水、生物質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽。生物降解也可以應(yīng)用于某些類(lèi)型的化石燃料塑料，如聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）和聚己內(nèi)酯（PCL）。值得注意的是，并非所有的生物基塑料都是可生物降解的，反之亦然。

使用生物基塑料的制造

生物基塑料很有吸引力，因?yàn)樗鼈兛梢跃哂信c傳統(tǒng)塑料相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)和特性。因此，它們通常被用于需要高耐久性和高強(qiáng)度的產(chǎn)品。用生物基塑料取代化石燃料塑料材料，可以減少我們對(duì)不可再生資源的消耗，并且從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看更具有可持續(xù)性。然而，生物基塑料有可能帶來(lái)與傳統(tǒng)化石燃料塑料一樣的可持續(xù)處置挑戰(zhàn)。另一個(gè)挑戰(zhàn)是生命周期的可持續(xù)性分析，以及最 大限度地減少生物基成分耕作過(guò)程中的水和燃料使用。研究新型生物塑料的研究人員必須在保持高效生產(chǎn)和高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)平衡這些可持續(xù)性要求。當(dāng)新的生物基塑料配方被開(kāi)發(fā)出來(lái)時(shí)，制造商需要進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試，以確保他們的最 終產(chǎn)品滿(mǎn)足客戶(hù)的性能和可加工性期望，并且成本與化石燃料來(lái)源的塑料相當(dāng)。為此，必須對(duì)材料強(qiáng)度、耐久性、粘度、熱穩(wěn)定性、相變和其他質(zhì)量等參數(shù)進(jìn)行量化。

生物塑料的材料分析

在任何塑料原料中，材料分析對(duì)于優(yōu)化加工條件和最 終使用性能至關(guān)重要。新的生物塑料配方需要更嚴(yán)格的測(cè)試，以確保其符合用戶(hù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)最 大限度地實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性。以下材料分析技術(shù)在塑料開(kāi)發(fā)中已經(jīng)很常見(jiàn)，但對(duì)于成功的生物塑料創(chuàng)新來(lái)說(shuō)更為關(guān)鍵。熱分析測(cè)量溫度的變化如何影響材料的特性。熱分析儀器通常測(cè)量熱流、重量損失、尺寸變化或機(jī)械性能與溫度的關(guān)系。表征熱性能對(duì)于生物塑料材料的選擇和優(yōu)化至關(guān)重要，它可以回答以下問(wèn)題。

• 這種材料在加熱加工時(shí)（包括成型或擠壓）會(huì)有什么表現(xiàn)？

• 如果在運(yùn)輸或使用過(guò)程中被加熱或冷卻，該塑料是否能保持其穩(wěn)定性？

• 該材料將如何分解？我們能否優(yōu)化可生物降解塑料的材料？

生物塑料最常見(jiàn)的熱分析儀器是差示掃描量熱儀（DSC），它測(cè)量熱穩(wěn)定性和相變， 以分析塑料在不同條件下的行為。生物塑料開(kāi)發(fā)商使用熱重分析儀（TGA）進(jìn)行精確的成分測(cè)定，包括揮發(fā)性或溶劑含量和填料含量（殘留物）。TGA還測(cè)量分解溫度以及分解產(chǎn)物，這對(duì)設(shè)計(jì)可持續(xù)的生物降解塑料至關(guān)重要。機(jī)械分析包括各種技術(shù)來(lái)描述材料的機(jī)械性能或確定結(jié)構(gòu)對(duì)力的反應(yīng)。生物塑料制造商使用動(dòng)態(tài)機(jī)械分析（DMA）來(lái)測(cè)量?jī)?chǔ)能模量、損耗模量、tan、delta和玻璃化轉(zhuǎn)變（Tg）；這些測(cè)量有助于預(yù)測(cè)塑料材料在設(shè)定溫度下對(duì)力和變形的反應(yīng)。

材料強(qiáng)度（用楊氏模量、屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、疲勞和耐久性來(lái)測(cè)量）對(duì)于預(yù)測(cè)最 終產(chǎn)品的行為至關(guān)重要，可以在機(jī)械測(cè)試負(fù)載框架上有效測(cè)量。

流變學(xué)是對(duì)材料的流動(dòng)和變形的研究。流變儀測(cè)量生物塑料的粘度，這對(duì)優(yōu)化加工性能至關(guān)重要，特別是通過(guò)擠壓和吹塑。流變學(xué)還支持在開(kāi)發(fā)新混合物時(shí)分析塑料的均勻性和耐久性。

這些材料測(cè)量有助于生物塑料生產(chǎn)的每一步，從評(píng)估特定原料的質(zhì)量到測(cè)試最 終產(chǎn)品的特性。隨著新的生物塑料配方的開(kāi)發(fā)，制造商將需要系統(tǒng)化的方法來(lái)加入新的混合物，同時(shí)保持效率，滿(mǎn)足客戶(hù)的期望，并使可持續(xù)性最 大化。

引言

醫(yī)療設(shè)備的塑料到輪胎的橡膠，我們使用的材料必須滿(mǎn)足越來(lái)越高的要求。產(chǎn)品制造商和消費(fèi)者希望他們的材料外觀漂亮，性能好，成本低，同時(shí)對(duì)環(huán)境友好。如需滿(mǎn)足上述需求，就必須深入了解從分子水平到實(shí)際機(jī)械性能的材料特性。由于影響材料特性的因素有很多，因此需要精確的測(cè)量工具和方法來(lái)確保材料滿(mǎn)足應(yīng)用的高期望值。在開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的各個(gè)階段，評(píng)估材料特性的一個(gè)關(guān)鍵測(cè)量和分析方法是動(dòng)態(tài)機(jī)械分析（DMA）。DMA，最基本的是測(cè)量材料的粘彈性能，通常以?xún)?chǔ)能模量問(wèn)損耗模量和損耗因子形式進(jìn)行量化。DMA測(cè)量是通過(guò)在材料上施加力和變形，并與其他因素（如溫度、時(shí)間和頻率）的影響一起進(jìn)行分析而獲得。

實(shí)驗(yàn)示例

該圖顯示了 DMA 上三個(gè) PET 樣品進(jìn)行拉伸時(shí)的對(duì)比:其中一個(gè)樣品具有均勻的粘膠層且性能良好，一個(gè)樣品具有不均勻的涂層且性能不佳，還有一個(gè)樣品無(wú)涂層。因粘合劑產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化峰值以tanδ顯示，在“良好”樣品中為40°C左右，而“不佳”樣品的峰值要小得多。了解良好樣品和不佳樣品的特性可以對(duì)涂層工藝和制成品進(jìn)行質(zhì)量控制。諸如此類(lèi)的微妙變化需要極高的靈敏度和精確度來(lái)測(cè)量。

隨著材料和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的進(jìn)展，科學(xué)家和工程師需要更大的樣品和更高的力來(lái)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的測(cè)試能力。這種需求可能來(lái)自許多領(lǐng)域，包括：

• 不能微型化的材料（如3D打印或復(fù)合材料） 

• 高硬度的樣品，需要更大的力量來(lái)變形 

• 需要在線(xiàn)性黏彈性區(qū)域（LVR）之外變形的真實(shí)外部條件 

• 復(fù)雜幾何形狀 

通常情況下，通過(guò)更大的力測(cè)試所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)直接用于設(shè)計(jì)和驗(yàn)證材料或產(chǎn)品的最 終使用狀況。隨著測(cè)試和測(cè)試樣品開(kāi)始接近真實(shí)條件，樣品的大小和力量可以變得相對(duì)較大，施加的力可超過(guò)10,000N，動(dòng)態(tài)位移為10mm或更大。 力DMA測(cè)試看起來(lái)與傳統(tǒng)的DMA測(cè)試非常不同，因?yàn)樗ǔＪ菫榱肆私馓囟ǖ男畔ⅰ＿@些測(cè)試可能只包括適用于最 終用途的測(cè)試變量，甚至不包括溫度的影響! 例如，一些客戶(hù)可能在室溫下使用強(qiáng) 力DMA作為隔振器或其他成品部件的質(zhì)量控制檢查。

由于這些類(lèi)型的DMA測(cè)試通常在開(kāi)發(fā)周期的后期進(jìn)行，因此通常與其他強(qiáng)度和疲勞測(cè)試一起進(jìn)行。在材料和設(shè)計(jì)向最 終產(chǎn)品迭代的過(guò)程中，材料強(qiáng)度、疲勞壽命和DMA特性都必須一并考慮在內(nèi)。

引言

動(dòng)態(tài)力學(xué)分析 (DMA) 是一種測(cè)量材料在受到動(dòng)態(tài)或循環(huán)力時(shí)的響應(yīng)的技術(shù)。通常情況下，動(dòng)態(tài)力學(xué)分析包括觀察材料處于小幅振蕩負(fù)荷下時(shí)的彈性和粘性反應(yīng)，探測(cè)分子結(jié)構(gòu)對(duì)擾動(dòng)的響應(yīng)。其他變量，如溫度、時(shí)間和頻率作為測(cè)試的一部分可以被改變，以表征材料在不同環(huán)境條件下的表現(xiàn)。 

動(dòng)態(tài)力學(xué)分析方法是設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)材料（包括可持續(xù)聚合物）的關(guān)鍵部分。在這一應(yīng)用中，動(dòng)態(tài)力學(xué)分析用來(lái)測(cè)量重要的特性，如玻璃化轉(zhuǎn)變和熔化溫度，以及這類(lèi)材料的固化和老化行為。 

這些特性對(duì)所有類(lèi)型的聚合物的行為都至關(guān)重要。例如，結(jié)晶度影響材料的剛度，以及剛度如何隨溫度的變化而變化。了解玻璃化轉(zhuǎn)變行為可以揭示聚合物共混物是否可混溶。在可持續(xù)聚合物開(kāi)發(fā)中，這些都是至關(guān)重要的測(cè)試，可確保起始材料和最 終產(chǎn)品的一致性，并滿(mǎn)足最 終使用的性能預(yù)期，特別是在與更傳統(tǒng)的聚合物進(jìn)行基準(zhǔn)比較時(shí)。

DMA 測(cè)量應(yīng)對(duì)可持續(xù)聚合物挑戰(zhàn)

對(duì)于可持續(xù)聚合物，最 大的挑戰(zhàn)之一是確定消費(fèi)后回收材料與傳統(tǒng)的原生樹(shù)脂在物理特性上有何不同。動(dòng)態(tài)力學(xué)分析可以通過(guò)篩選和了解此類(lèi)材料的行為和特性來(lái)幫助應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。反過(guò)來(lái)，這些結(jié)果可以預(yù)測(cè)使用回收材料對(duì)產(chǎn)品性能的任何不利影響，從而改進(jìn)新的可再生或可生物降解聚合物候選材料的設(shè)計(jì)。 

動(dòng)態(tài)力學(xué)分析通常涉及對(duì)樣品施加某種類(lèi)型的應(yīng)力，然后使用某種類(lèi)型的力傳感器或位移測(cè)量來(lái)跟蹤樣品的變化。首先將樣品夾在儀器中。然后，施加具有周期性的力，通常由某種類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)完成。

動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀可以用來(lái)表征各種樣品特性，包括玻璃轉(zhuǎn)化溫度和材料硬度。 

根據(jù)待測(cè)樣品的類(lèi)型來(lái)選擇合適的動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀。測(cè)量條件最 好能反映出樣品在實(shí)際應(yīng)用范圍中可能經(jīng)歷的條件與參數(shù)。聚合物制造商使用DMA來(lái)確認(rèn)他們的材料符合應(yīng)用范圍內(nèi)的任何不同要求，以確保安全性和所需的性能。 

還需要考慮儀器上的夾具類(lèi)型。一些夾具被優(yōu)化用于固體，或者可以加熱以在不同溫度下進(jìn)行測(cè)量。

TA 的動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀

TA提供的一系列適用于不同測(cè)量手段和不同種類(lèi)聚合物材料的儀器，包括DMA 850、Electroforce DMA 3200和3550。這些儀器的設(shè)計(jì)考慮到了易用性，并可直接集成到現(xiàn)有的工作流程和工藝中。每臺(tái)儀器都得益于TA儀器的專(zhuān) 利技術(shù)，可以對(duì)樣品進(jìn)行定位和施力，這是史 無(wú)前例的。 

Electroforce DMA 3200擁有最 大500N的力，加速度可達(dá)80g，是最苛刻的動(dòng)態(tài)力學(xué)分析測(cè)試的理想選擇。Electroforce 3550型號(hào)在類(lèi)似的大范圍內(nèi)非常適合許多機(jī)械疲勞和動(dòng)態(tài)特性測(cè)試。DMA 850是各種動(dòng)態(tài)力學(xué)分析測(cè)試的理想工具，采用空氣軸承和光學(xué)編碼器技術(shù)來(lái)獲得最 精確的力靈敏度和位移分辨率。

引言

凍干（也稱(chēng)為冷凍干燥）是從樣品中去除水分的過(guò)程，通常用于樣品的保存。凍干通常通過(guò)快速冷凍過(guò)程讓樣品中的水升華，進(jìn)而降低樣品的水含量?？焖倮鋬霾牧嫌兄诒苊庖虼蟊У男纬啥鴮?duì)樣品的細(xì)胞壁產(chǎn)生破壞。

凍干的常見(jiàn)應(yīng)用包括材料的保存，特別是用于藥物運(yùn)輸。如果以液體形式運(yùn)輸，非腸道藥物可能會(huì)喪失穩(wěn)定性或效力。因此在用于患者之前，需要使用凍干技術(shù)來(lái)制造更易于運(yùn)輸和復(fù)溶的藥物產(chǎn)品。

此外，許多新型治 療藥物的溶解度差，應(yīng)用常規(guī)藥物交付方法時(shí)通常會(huì)損失藥物的生物利用度。應(yīng)用凍干技術(shù)可以制造可通過(guò)固態(tài)形式運(yùn)輸?shù)臒o(wú)定形固體分散體。

雖然凍干是制藥行業(yè)中常規(guī)使用的技術(shù)，但該技術(shù)具有高度的特異性，并且需要高度可控的生產(chǎn)方案。不適當(dāng)?shù)某绦蚩蓪?dǎo)致冷凍不足、過(guò)載以及設(shè)備或樣品損壞。生物樣品尤其易于遭受由冷凍引起的損害，進(jìn)而降低了藥品的功效和效力。因此，詳細(xì)的表征對(duì)于優(yōu)化樣品制備、凍干和產(chǎn)品交付至關(guān)重要。

如何量化凍干

研究人員需要在整個(gè)凍干過(guò)程中測(cè)量關(guān)鍵參數(shù)和材料性能，以?xún)?yōu)化其工藝和產(chǎn)品。應(yīng)用熱分析測(cè)量溫度變化如何影響樣品的材料性能。

玻璃化轉(zhuǎn)變和DSC

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）是凍干樣品從冷凍、易碎狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦吵頎顟B(tài)并出現(xiàn)流動(dòng)性增加時(shí)的溫度。3研究人員需要確定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以?xún)?yōu)化凍干后樣品復(fù)溶的過(guò)程。

差示掃描量熱法（DSC）測(cè)量與材料的熱轉(zhuǎn)變（包括玻璃轉(zhuǎn)變）相關(guān)的溫度和熱流。對(duì)于樣品的結(jié)晶溫度接近于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的復(fù)雜情況，溫度調(diào)制式差示掃描量熱法可幫助確定這些材料的性能。使用線(xiàn)性溫度斜坡調(diào)節(jié)樣品溫度可以測(cè)量樣品的熱容量以及測(cè)試期間的總熱流。

TA儀器提供唯 一的可用于熱分析的調(diào)制動(dòng)態(tài)掃描量熱儀，包括可同時(shí)運(yùn)行3個(gè)樣品并可在更短的時(shí)間內(nèi)提供更多數(shù)據(jù)的多樣本 X3 DSC（Multi-Sample X3 DSC）。X3 DSC應(yīng)用 TA儀器專(zhuān)利的Fusion Cell設(shè)計(jì)，可提供具有最 高水平性能的最 準(zhǔn)確、最 可靠的熱分析測(cè)量。

NANO DSC也可用于復(fù)溶后樣品的分析，以查看產(chǎn)品的穩(wěn)定性或功效是否發(fā)生了變化。NANO DSC可有效表征分子的穩(wěn)定性、確定高親和力配體結(jié)合以及反卷積多結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)。

干燥和TGA

凍干樣品后，如何確認(rèn)樣品已完全干燥？熱重分析儀(TGA)甚至可以可靠地檢測(cè)出最 少量的殘留水分。該分析可用于評(píng)估凍干工藝的質(zhì)量，預(yù)測(cè)產(chǎn)品可能保持的穩(wěn)定性，并確定凍干的最 佳參數(shù)。

卡爾費(fèi)休滴定法（Karl Fischer titration）是最 廣泛使用的檢測(cè)殘留水分的方法，并可在 TGA 儀器上運(yùn)行；此外，TGA 還可用于測(cè)試與卡爾費(fèi)休滴定法不兼容的化學(xué)品。TGA 還提供有關(guān)凍干樣品在不同溫度和壓力下的表現(xiàn)數(shù)據(jù)。

TA儀器提供一系列的熱重分析儀，可滿(mǎn)足每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的需求。TGA 55是一款堅(jiān)固、可靠且具有成本效益的選項(xiàng)，配有專(zhuān)有的Tru-Mass天平，是競(jìng)爭(zhēng)性型號(hào)中可進(jìn)行最 準(zhǔn)確測(cè)量的儀器。TGA 550通過(guò)附加功能和可選擴(kuò)展功能提供了更高的性能和靈活性。TGA 5500提供了最 強(qiáng)的性能，與任何競(jìng)爭(zhēng)性TGA相比，該儀器的漂移更小并可提供最 快的加熱和冷卻速率。對(duì)于任何實(shí)驗(yàn)室和凍干工藝，總有一款TGA可以滿(mǎn)足您的需求并推進(jìn)您的研究。

引言

全固態(tài)電池是一種新的電池體系，采用固態(tài)電極和固體電解質(zhì)取代傳統(tǒng)的液體或聚合物凝膠電極和電解質(zhì)。范德比爾特大學(xué)機(jī)械工程、材料科學(xué)以及化學(xué)和生物分子工程系的研究人員研究了全固態(tài)電池 (ASSBs) 中復(fù)合電極的油墨配方。 

全固態(tài)電池中的電極涂層

復(fù)合電極的量產(chǎn)依賴(lài)于集合電極固體材料、粘結(jié)料和溶劑的油墨的生產(chǎn)。油墨工程包括優(yōu)化油墨的流變性、聚集行為和穩(wěn)定性，以實(shí)現(xiàn)所需的涂層工藝，從而提高ASSB中復(fù)合電極的性能。由Shen、Dixit、Zaman、Hortance、Rogers和Hatzell組成的范德比爾特團(tuán)隊(duì)使用TA儀器的Discovery混合流變儀來(lái)評(píng)估溶劑和粘結(jié)料的不同組合。他們發(fā)現(xiàn)，松油醇溶劑和聚乙烯醇縮丁醛(PVB)粘合劑（電池行業(yè)不太常見(jiàn)的組合）可以提高固-固界面潤(rùn)濕性和粘附性，同時(shí)改善動(dòng)態(tài)表面張力和流變性能，從而改善電極和容量性能。流變學(xué)測(cè)量幫助他們確定這種理想的組合。流變學(xué)對(duì)于設(shè)計(jì)油墨制造過(guò)程和確定可行的工藝條件至關(guān)重要。來(lái)自蒙特利爾大學(xué)化學(xué)系的研究人員 Khakani、Verdier、Lepage、Rochefort、Prébé、Aymé-Perrot和Dollé、Hutchinson和Total SA采用一種不同的方法，設(shè)計(jì)一種無(wú)溶劑工藝來(lái)簡(jiǎn)化復(fù)合鋰離子電池電極的制造，這種工藝更具環(huán)境可持續(xù)性和成本效益。他們的干法工藝使用聚合物加工助劑 (PPA),避免了基于溶劑的濕電極加工的傳統(tǒng)問(wèn)題。他們的干涂層需要具有足夠黏度的均一混合物來(lái)均勻地涂覆電極。TA儀器的Discover混合流變儀(DHR)幫助研究人員優(yōu)化他們的混合物，并確定應(yīng)用該混合物所需的剪切力范圍。他們得到的混合物具有理想的黏彈性，并在全電池測(cè)試中被證明是成功的，為更環(huán)保和低成本的電池制造鋪平了道路。

固體聚合物電解質(zhì)

盡管大多數(shù)商用電池使用液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)，但這些有機(jī)溶劑易燃，并不適用于所有應(yīng)用。目前有研究人為固體聚合物電解質(zhì)(SPEs)是一種更安全的替代品，其可燃性降低，機(jī)械性能提高，有助于抑 制枝晶的形成。伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的Brian Jing和Christopher Evans從具有動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)中開(kāi)發(fā)了SPE，提高了電解質(zhì)的安全性和性能，兼具可持續(xù)和可回收性。他們開(kāi)發(fā)了聚環(huán)氧乙烷（PEO）網(wǎng)絡(luò)，并研究了 LiTFSI 鹽對(duì)其轉(zhuǎn)變溫度的影響。成功設(shè)計(jì)電池材料的其中一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是了解材料在不同溫度下的行為。這對(duì)基于PE的材料更為重要，因?yàn)槠淠Ａ吭诩訜徇^(guò)程中會(huì)大幅下降。Jing和Evans使用TA儀器的Discovery混合流變儀來(lái)確定他們基PEO的SPE 的模量隨溫度的變化。他們觀察到，雖然材料在更高的溫度下變得更軟、更易流動(dòng)，但所產(chǎn)生的材料的剪切模量卻大于1MPa。這是一項(xiàng)重要成就，因?yàn)檫@些材料的高模量可能有助于在電池最 終使用溫度較高的情況下抑 制枝晶形成，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的化學(xué)屬性保證了高導(dǎo)電性。使用硼酸酯形成動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)也可以在 30 分鐘內(nèi)將電解質(zhì)溶解在純水中并回收原料單體。這些電解質(zhì)在機(jī)械損傷后還表現(xiàn)出自修復(fù)性，同時(shí)保持95%以上的導(dǎo)電和機(jī)械性能，這進(jìn)一步鞏固了該行業(yè)為實(shí)現(xiàn)更好的電池可持續(xù)性而在可回收和可再加工材料方向發(fā)展所做出的努力。

流變學(xué)持續(xù)推動(dòng)電池創(chuàng)新

正如這些研究實(shí)例所表明的，對(duì)鋰離子電池的高需求正在全 球范圍內(nèi)挑戰(zhàn)制造業(yè)的極限，使得在材料開(kāi)發(fā)階段思考工藝優(yōu)化變得更加重要。隨著創(chuàng)新以驚人的速度發(fā)展，世界各地的實(shí)驗(yàn)室都在努力開(kāi)發(fā)性能和安全性適當(dāng)平衡的電池。這些例子說(shuō)明了流變學(xué)是科學(xué)家設(shè)計(jì)和高效生產(chǎn)更安全、性能更好的電池的關(guān)鍵技術(shù)。他們研究背后的驅(qū)動(dòng)因素–更快的生產(chǎn)過(guò)程、更高的安全性、卓 越的終端使用性。我們不斷改進(jìn)電池生產(chǎn)和產(chǎn)品時(shí)，電池科學(xué)家可以自信地學(xué)習(xí)他人的突破，并采用他們的技術(shù)。

有獎(jiǎng)問(wèn)答

關(guān)于TA儀器在鋰電池流變方面的應(yīng)用您了解多少？下面就來(lái)參與我們的有獎(jiǎng)問(wèn)答環(huán)節(jié)吧！

TA儀器-鋰電池系列知識(shí)問(wèn)答（二）

2022年12月9日-12月13日期間

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引言

電芯是電池可采取的最小組裝形式。鋰離子電池的電芯有四種形式：圓柱形、棱柱形、袋形和硬 幣形。前三種用于產(chǎn)品中，而硬 幣形通常只用于研究目的。將電芯組合成更大的模塊和電池組之前，電芯測(cè)試是優(yōu)化電池設(shè)計(jì)和組件的重要步驟。電池研究科學(xué)家們需要確定電芯的效率以及循環(huán)使用過(guò)程中的衰減情況。差示掃描量熱法 (DSC) 和熱重分析 (TGA) 可用于研究電芯材料在不同條件下的分解和蒸發(fā)情況以及熱穩(wěn)定性。而等溫微量熱法 (IMC) 可用來(lái)分析電池的電芯整體，為壽命預(yù)測(cè)、電芯性能排序和熱管理評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持。

應(yīng)用示例——工況條件下的電池全部電芯量熱測(cè)試

電池中發(fā)生的電化學(xué)過(guò)程，無(wú)論是在負(fù)載還是充電條件下，都會(huì)引起與周?chē)h(huán)境的熱交換。電芯內(nèi)部帶電物質(zhì)流動(dòng)時(shí)所做的功會(huì)產(chǎn)生熱量，并引起陽(yáng)極和陰極的氧化還原反應(yīng)和各種依附性的不良副反應(yīng)，這些會(huì)限制電池的使用壽命。等溫微量熱法 (IMC) 是一種非特異性和非破壞性技術(shù)，用于測(cè)量物理化學(xué)過(guò)程中材料發(fā)生的最微弱的反應(yīng)，通過(guò)在恒溫下測(cè)量流入/流出樣品的熱流量來(lái)實(shí)現(xiàn)。在電池研究中，鋰離子電芯的等溫量熱分析主要用于三個(gè)領(lǐng)域：第 一，從熱管理的角度測(cè)試電芯的熱輸出。第二，以焓變?yōu)橐罁?jù)，了解活性材料的結(jié)構(gòu)演化。第三，通過(guò)單獨(dú)分析依附性副反應(yīng)產(chǎn)生的熱量對(duì)電芯性能進(jìn)行排序。袋形、硬 幣形電池、起搏器電池、手機(jī)電池和圓柱形電池的評(píng)估可在被動(dòng)儲(chǔ)存條件下進(jìn)行，也可以與充放電循環(huán)裝置串聯(lián)后進(jìn)行。

有獎(jiǎng)問(wèn)答

關(guān)于TA儀器在鋰電池微量熱方面的應(yīng)用您了解多少？下面就來(lái)參與我們的有獎(jiǎng)問(wèn)答環(huán)節(jié)吧！

TA儀器-鋰電池系列知識(shí)問(wèn)答（三）

2022年12月16日-12月20日期間

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試題答案和最 終排名將在考試結(jié)束后公布

1~10名將獲得TA多功能數(shù)據(jù)線(xiàn)一枚

注：禮品將在活動(dòng)結(jié)束后陸續(xù)送出本次活動(dòng)的最 終解釋權(quán)歸TA儀器所有

本周我們推薦5篇前沿學(xué)術(shù)成果，針對(duì)材料合成、發(fā)光材料、碳材料、生物，涉及拉曼、熒光、粒度分析技術(shù)。

材料合成

發(fā)光材料

碳材料

生物