石墨碳刷电极体积密度仪

T18 brushless digital分散机是一款高性能的分散机，它的转速范围为3000-25000 rpm ，样品体积最高可达1500ml，即便用小直径转子也可达到高转速。我们还提供一系列可与T18 brushless digital分散机适配的分散刀头组件，这使得它能广泛地用于乳化，均质，分散和悬浮等实验操作。IKA ULTRA-TURRAX 系列均质分散机用于均质、乳化或匀浆，主机坚固，刀具灵活，结构精密，在多种应用及放大实验中提供稳定地处理结果。全新体验- 无碳刷直流马达，操作更安静和洁净- 转速和设置界面均为数显模式，显示界面更清晰- 定时功能，轻松实现无人值守操作- 快速接头，拆装方便，可快速更换和清洗刀头 - USB接口可实现连接labworldsoft® 软件远程控制- 多种分散刀头可选：耐化学腐蚀的不锈钢刀头以及一次性塑料刀头等- 与老款的T 18 digital分散机的刀头和配件均可适配关于 IKA IKA 集团是实验室前处理、分析技术、 工业混合分散技术的市场领导者。电化学合成仪、磁力搅拌器、顶置式搅拌器、分散均质机、混匀器、恒温摇床、移液器、研磨机、旋转蒸发仪、加热板、恒温循环器、粘度计、量热仪、实验室反应釜等相关产品构成了IKA 实验室前处理与分析技术的产品线；而工业技术主要包括用于规模生产的混合设备、分散乳化设备、捏合设备、以及从中试到扩大生产的整套解决方案。IKA 还与全球知名大学和科学家进行着密切的合作, 支持其在科研道路上不断探索。我们致力于为客户提供更好的技术, 帮助客户获得成功。IKA 成立于1910年，集团总部位于德国南部的Staufen，在美国、中国、印度、马来西亚、日本、巴西、韩国、英国、波兰等国家都设有分公司。

在追求卓越的印刷品质量过程中，准确控制印刷密度变得至关重要。印刷密度仪作为印刷质量评估的关键指标之一，成为印刷企业不可或缺的工具。印刷密度是指油墨在印刷品上的浓度或覆盖程度，通过测量油墨的光学密度或光反射率来确定。印刷密度的准确控制对印刷品质量有着重要的影响。高印刷密度意味着油墨覆盖更厚，颜色更鲜艳，对比度更高，而低印刷密度可能导致颜色淡薄，细节不清晰，影响视觉效果。适当的印刷密度可以确保图像细节得以保留，轮廓线条清晰，形状和结构准确可辨。然而，过高或过低的印刷密度可能导致细节丢失或模糊，使印刷品失去细腻和精细感。因此，在印刷过程中，精确控制和调整印刷密度是确保印刷品达到预期质量的关键步骤，印刷密度仪成为印刷行业不可或缺的工具。印刷密度仪是一种专用仪器，用于测量印刷品上油墨的密度或光反射率。它通常由光源、探测器和显示器或计算机系统组成。通过测量油墨或颜料的浓度，印刷密度仪提供准确的数值数据，以评估印刷品的质量。它能够检测和记录印刷过程中的密度变化，以及印刷品不同区域的颜色一致性，帮助印刷厂商确保印刷品的一致性和符合客户要求。印刷密度仪有多种类型，其中包括传统印刷密度仪和数字印刷密度仪。传统印刷密度仪，也被称为光密度仪，使用光学原理测量油墨的密度或光反射率。它通常由光源、透射滤光片和接收器组成。光源照射到印刷品上的光线经过滤光片后反射到接收器，并转换为电信号。通过分析电信号强度，可以计算油墨的密度或光反射率。近年来，随着数字化印刷技术的发展，数字印刷密度仪应运而生。它采用光电传感器和数字显示屏等先进技术，实时获取和显示印刷密度数据。数字印刷密度仪具有更高的精度和更多的功能选项，可以提供更详细和准确的测量结果。在Exact系列印刷密度仪中，包括exact2便携式色差仪、exact2XP便携式色差仪和exactPlus便携式测色仪等多种仪器。Exact系列密度仪采用高精度的光电传感器和先进的数字显示技术，能够实时获取和显示印刷品的密度数据。它们具有多功能选项，如自动校准、多区域测量和数据存储等，提供更详细和准确的测量结果。这些仪器具有便携性和易于操作的特点，适用于现场测量和调整。同时，它们可以与印刷设备连接，实现在线监测和自动调整，提高印刷效率和一致性。在印刷行业中，印刷密度仪扮演着关键的角色，确保印刷品质量的精确性和一致性。Exact系列仪器的高精度、便携性和多功能特点，为色彩测量和质量控制提供可靠的解决方案。它们不仅提高了印刷生产效率，减少废品率，还能够实时监测和调整印刷过程，确保印刷品的一致性和品质。“爱色丽彩通”是丹纳赫公司旗下的品牌，总部位于美国密歇根州，成立于1958年。作为全球领先的色彩趋势、科学和技术公司，爱色丽彩通提供服务和解决方案，帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。

石墨烯具备超强导热性与导电性、以及轻质高强、柔性、透明等无比伦比的特性，被誉为“新材料之王”，应用前景十分广阔。自2004 年问世以来，关于石墨烯的研究热度持续不减，新兴研究领域不断被开拓。本文对近期石墨烯领域的部分综述进行盘点汇总，以此总结该领域最新前沿科研成果，以飨读者。（鉴于篇幅的原因不能面面俱到，如有遗漏，欢迎大家留言补充。）宁波材料所在石墨烯复合硅碳负极材料及其高能量密度锂离子电池方面取得进展动力电池、消费类电池等终端产品对高能量密度锂离子电池需求越来越强。目前，产业界主要采取硅碳复合路线来提升硅基负极应用水平，但高比容量的硅碳负极材料嵌/脱锂过程体积膨胀巨大，循环过程中活性材料会发生结构失效导致电接触变差，表面固体电解质膜反复破裂/再生导致电解液快速消耗，锂离子电池可逆容量迅速衰减。针对硅碳负极材料的体积膨胀问题，中国科学院宁波材料技术与工程研究所刘兆平研究团队从源头出发，创新性地构筑了高机械稳定的自机械抑制石墨烯复合硅碳负极材料。刘兆平团队将氧化亚硅和石墨烯浆料在液相体系混合均匀，其中沥青作为添加剂，通过喷雾干燥、高温热处理和化学气相沉积等一系列工艺，制备类球形的石墨烯/沥青裂解碳封装硅氧化物复合负极材料（SiOx/Graphene/C，简称SGC），SGC复合负极材料可维持石墨烯宏观结构的完整性和机械稳定性。自机械抑制石墨烯复合硅碳负极材料制备研究表明，SGC复合负极材料可抑制SiOx摄锂量，降低体积膨胀，提升循环稳定性。该高性能石墨烯复合硅碳负极材料已成功实现产业化，研制出能量密度达350-400Wh/kg的系列新型高能量密度锂离子电池。俄罗斯借石墨烯涂层开发出新材料：用“微电厂”取代电池技术俄罗斯国立研究型技术大学与俄罗斯科学院微电子技术问题研究所科研人员，通过沉积石墨烯涂层技术开发出一种独特的硅纳米复合材料，这一研发成果将加速直接放置在电子产品印刷电路板上的“微电厂”技术的发展。俄罗斯国立研究型技术大学半导体与电介质材料科学系副教授叶卡捷琳娜戈斯捷娃解释说：“我们提出了独一无二的方法，在硅结构整个深度的孔道内壁上沉积多层石墨烯涂层。目前没有其他方法可以生产用于高效微燃料电池的电极。这种电源不仅可以为设备提供长期备用电源，而且可能会随着时间的推移取代电池。”郑大《ACS Nano》：MXene/石墨烯气凝胶实现超强电磁波吸收！郑州大学申长雨院士和刘春太教授课题组通过定向冷冻法和肼蒸汽还原法制备得到一种新型的含有磁性Ni纳米链锚定的三维MXene/石墨烯复合气凝胶(命名为NiMR-H)。特殊的取向结构和介电/磁性组分的异质界面有利于获得优异的吸波性能，具有良好的阻抗匹配、多重极化和电/磁耦合效应。NiMR-H气凝胶制备示意图及结构形貌表征图中国科大实现二维石墨烯室温铁磁性中国科学技术大学国家同步辐射实验室教授闫文盛研究组与副研究员孙治湖合作，通过磁性金属原子精确可控掺杂策略，实现二维石墨烯的室温铁磁性。该研究组利用两步浸渍—热解的方法，在氮原子辅助下，将钴原子掺杂在石墨烯晶格中，样品在室温下饱和磁化强度为0.11emu/g，居里温度达到400K。通过同步辐射软、硬X射线谱学技术和多种X射线谱学解析方法，研究人员证实样品中的钴是以平面四边形四氮化钴结构单元原子级分散于石墨烯晶格中的，排除了磁性起源于钴相关第二相的可能，四氮化钴结构单元是室温铁磁性的主要来源。精确可控的钴原子掺杂激活石墨烯室温铁磁性曹原一周连发两篇《Nature》：魔角石墨烯再次突破021年4月1日，来自美国麻省理工学院的曹原(通讯兼第一作者)&Pablo Jarillo-Herrero等研究者，通过进行热力学和输运测量，研究了魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）的对称性破缺多体基态和非平凡拓扑现象。同时，也使魔角石墨烯的理论和实验都更趋近于一个统一的框架，为我们开发新型的量子材料，带来了更多可能。4月7日，曹原再发《Nature》，本文是关于魔角石墨烯中的Pomeranchuk效应的熵证据。当前相关态的杂化特性和能量尺度的大分离对于双层扭曲石墨烯中相关态的热力学和输运性质具有重要意义。山西大学：利用OAT法实现超高垂直石墨烯薄膜生长山西大学激光光谱研究所陈旭远教授团队在三维竖直石墨烯制备及储能应用领域取得突破性进展，研究成果近日发表在《ACS Appl. Mater. Interfaces》上。该团队开发了一种氧辅助“修正”(OAT)工艺以消除过密的石墨烯片层，阻止片层随时间增长而聚集，克服了生长过程中竖直石墨烯厚度饱和的现象。未聚合的竖直石墨烯陈旭远团队利用这种方法合成了高达80微米的超高竖直石墨烯，并应用于超级电容器中，获得了241.35mF cm–2的面积比电容，展现出了优越的电化学性能及储能能力。值得注意的是，80微米的高度并非该合成技术所能达到的最大值，通过氧辅助“修正”工艺可以获得任意高度的竖直石墨烯。这项工作对于高负载竖直石墨烯的合成具有重要的指导意义。与IC兼容的制造工艺和出色的储能能力使得OAT竖直石墨烯在集成芯片、器件领域中具有非常大的应用潜力。 《ACS Macro Letter》3D打印明胶氧化石墨烯墨水实现自发成肌分化釜山国立大学Dong-Wook Han与韩国亚洲大学Ki Dong Park教授团队在高分子领域顶刊《ACS Macro Letters》上发表了其最新研究成果，由富含酚的明胶（GHPA）和氧化石墨烯（GO）组成的3D可打印生物墨水，是诱导肌发生的材料的组成部分，可通过双重酶介导的交联反应原位形成水凝胶网络。原位可固化的GO/GHPA水凝胶可以成功地用作3D可打印的生物墨水，以提供合适的细胞微环境，并促进C2C12骨骼肌成肌细胞的成肌分化。总体而言，研究团队建议功能性生物墨水可能在肌肉组织工程和再生医学中有用。GO/GHPA水凝胶基质的3D生物打印和理化特性“石墨烯检测技术及应用进展”主题网络研讨会随着业界对石墨烯的高度关注，我国石墨烯研发和产业化得到了快速发展，但其产业化仍然面临诸多挑战和问题。石墨烯的“杀手锏”级应用仍在探索中，石墨烯标准、检测体系不完善，产品鱼龙混杂，市场亟需标准化。基于此，仪器信息网联合国家石墨烯产品质量监督检验中心、全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组，将于2021年5月11日举办 “石墨烯检测技术及应用进展”主题网络会议。邀请业内专家以及厂商技术人员就石墨烯最新应用研究进展、检测技术、检测方法、质量评价体系及标准化等展开探讨，推动我国石墨烯产业健康发展。会议日程报告主题报告人单位绝缘衬底表面石墨烯晶圆生长研究进展王浩敏中国科学院上海微系统与信息技术研究所待定刘峥国家石墨烯产品质量监督检验中心待定谭平恒中国科学院半导体研究所石墨烯导热增强复合材料与热界面材料林正得中国科学院宁波材料技术与工程研究所二维半导体及异质结的生长与光电性能调控肖少庆江南大学石墨烯等低维纳米材料的标准化动态和展望丁荣全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组更多报告邀请中……报名方式扫描下方二维码或点击以下链接即可进入报名页面。（会议链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/Graphene2021/） 报名参会加入会议交流群，随时掌握会议动态

A1110密度测定仪适用于国家标准《GB/T1884-92石油和液体石油产品密度测定法（密度计法）》。密度是指在规定温度下，单位体积所含物质的质量数。石油产品的密度是随其组成中含碳、氧、硫量的增加而增大的，因而含芳烃多的、含胶质和沥青质多的密度很大，而含环烷烃多的居中，含烷烃多的最小。因此，根据石油产品的密度（或比重），在某种程度上可以判断油品的类型和成份。A1110主要用于测定透明、低粘度液体及粘性液体密度，控温精度高，稳定可靠、操作简便。仪器特点1.采用高精度微计算机控制，速度快、精度高。2.采用PID自整定控温技术，控温精度高。3.液晶显示屏。4.内置高速热敏式微型打印机，打印美观、快捷，具有脱机打印功能。技术参数检测范围：0.6-1.2g/cm3控温范围：20～100℃ 配制冷源可使控温范围达到20℃以下控温精度：小于±0.1℃实验杯数：2孔功 率：1000W电源电压：AC220V±20% 50HZ ±10%适用环境温度：0℃～40℃适用环境湿度：≤85℃ RH外形尺寸：440×350×550（mm）

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员王振洋团队在高结晶石墨烯宏观体的共价生长及其电学行为调制方面取得系列进展。石墨烯是具有优异力学、电学、热学和光学性能的二维碳材料。石墨烯的高效制备与宏观组装对其规模应用具有重要意义。目前，石墨烯宏观体的常规制备方法如液相自组装、3D打印和催化模板法等，仅能实现石墨烯片层间的非共价弱相互作用连接，导致石墨烯晶体结构的不连续，成为限制石墨烯宏观体电学性质的主要因素。 鉴于此，研究开发了激光辅助的layer-by-layer共价生长方法来制备高结晶石墨烯宏观体。分子动力学模拟从理论上揭示了它的共价生长机制。共价生长法使得材料具有连续的晶体结构，且与非共价组装相比，其跨层电导率实现了100倍的提升。该材料有助于解决石墨烯规模化应用面临的层状堆垛、晶体质量调控、离子输运通道、体积效应等问题，为石墨烯的储能电极应用奠定了基础。相关研究成果发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。 此外，为了解决石墨烯电极中低自由电子浓度导致的电导率不理想的问题，研究将富含自由电子的铜纳米粒子引入到材料体系，在Cu与石墨烯界面形成了稳定的Cu-C键，从而通过电子注入实现了复合材料超高的导电性能，电导率达到与纯金属接近的0.37×107 S m-1， 是纯石墨烯的3000倍。研究进一步利用X射线吸收精细结构（XAFS）光谱，结合密度函数理论（DFT）模拟揭示了界面结构对电导率的影响，这对石墨烯的电导率调制以满足不同应用具有重要意义。相关研究成果发表在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省科技重大专项和安徽省重点研发计划等的支持。 高结晶石墨烯宏观体的layer-by-layer共价生长及其表征。　　（a）不同铜含量的石墨烯电导率；（b）不同铜含量的石墨烯载流子迁移率和载流子密度。

氩气吸附静态容量法是用氩气（Ar）作为吸附质，在液氩温度下用物理吸附仪测试粉体样品BET吸附比表面积，并采用多点法对检测数据进行分析处理的测量方法。氮气吸附BET法是测试固态物质比表面积的常用方法，用氮气（N2）作为吸附质，当N2在固态吸附剂表面的吸附行为符合理想的经典物理吸附模型时适用。若被测样品对N2分子存在特定吸附，则会造成比表面积测试结果的准确性、可靠性差。石墨烯是一类典型的二维碳纳米材料，具有优异的电、热和机械性能，在锂离子电池、集成电路、5G通信、新型显示等电热应用领域展现出广阔的产业应用前景。石墨烯粉体是我国商业化石墨烯产品的主要类型，由大量“石墨烯纳米片”组成，在锂离子电池电极材料、导电液、导热膜、重防腐涂料等产业领域已实现规模应用。石墨烯粉体的比表面积是影响其应用性能的关键特性参数之一，比表面积的准确可靠测定有利于石墨烯粉体的生产控制，进行应用性能调控。本标准给出了用氩气吸附静态容量法对产业化石墨烯粉体的比表面积进行准确测定的标准化测试分析方法，从很大程度上完善和补充国内现有石墨烯粉体测试方法标准的不足，可用于产业化石墨烯粉体的规格评价和质量控制，为推动石墨烯产业的高质量发展提供了标准技术支撑，具有重要的实用价值。一、背景对于固态样品比表面积的测定，业内通常依据国家标准GB/T 19587-2017/ISO 9277:2010《气体吸附BET方法测定固态物质比表面积》，但产业领域内根据此标准以N2作为吸附质测定石墨烯粉体的比表面积时，不同检测实验室间无法获得良好一致的检测结果，甚至在同一实验室对同一样品进行检测时，结果重复性也较差。国家标准指导性技术文件GB/Z 38062-2019《纳米技术 石墨烯材料比表面积的测试 亚甲基蓝吸附法》是针对石墨烯粉体的比表面积测试而制定的标准测定方法，但此文件中给出的测试样品需在液体中分散制样，试样处理过程复杂，影响因素繁多，从而造成实验过程的可控性及检测结果的重复性、复现性较差。本标准采用氩气吸附静态容量法来测定石墨烯粉体的比表面积，该方法具有简单、快速、准确的特点，能够有效地评估石墨烯粉体的表面性质。二、制定过程本标准涉及的技术和产业领域广泛，因此集合了国内相关领域的一批权威代表性的科研院所、检测分析平台、石墨烯粉体生产/应用企业、分析仪器厂家等产、学、研、用机构通力合作完成。牵头单位为国家纳米科学中心，共同起草单位有中国计量科学研究院、广州特种承压设备检测研究院、贝士德仪器科技（北京）有限公司、北京石墨烯研究院、青岛华高墨烯科技股份有限公司、冶金工业信息标准研究院、北京低碳清洁能源研究院、浙江师范大学、泰州飞荣达新材料科技有限公司、中国科学院山西煤炭化学研究所。起草工作组历时3年对标准技术内容的可靠性进行了充分的实验验证，深入考察了不同类型石墨烯粉体的均匀性、稳定性，样品预处理方式、准确称重和转移、脱气处理温度和时间、吸附气体选择、测试程序、石墨烯粉体是否含有微孔及如何处理、测试数据选取和分析处理等关键技术点，确保标准的技术内容具备科学性、可操作性和广泛适用性。三、适用范围本标准适用于具有Ⅱ型（分散的、无孔或大孔）和Ⅳ型（介孔，孔径2 nm～50 nm之间)吸附等温线的石墨烯粉体的比表面积测定。含有少量微孔、吸附等温线呈现出Ⅱ型和Ⅰ型相结合或Ⅳ型和Ⅰ型相结合的石墨烯粉体比表面积测定也适用。本标准描述的方法，其他类型的碳基纳米材料，如碳纳米管、碳纤维、多孔炭等比表面积的测定也可参照使用。四、主要内容本标准技术内容涵盖氩气吸附静态容量法测定石墨烯粉体比表面积的全流程，针对石墨烯粉体比表面积测定过程中的取样、称重、样品脱气处理温度和时间、测试程序设置以及比表面积计算给出了指引和规定，并在附录中给出了不同气体吸附质、不同类型石墨烯的比表面积测试实例及吸附热研究。术语和定义：包括不同类型石墨烯粉体、比表面积、气体吸附技术核心术语。一般原理：扼要介绍了氩气吸附静态容量法测量原理：以氩气为吸附质，在液氩温度（87.3 K）下通过静态容量法测量平衡状态下氩气分子的吸附等温线，采用BET多点法进行数据分析，获得石墨烯粉体样品的吸附量与比表面积。本文件应用范围包括Ⅱ型（分散的、无孔或大孔）和Ⅳ型（介孔，孔径2 nm～50 nm之间）吸附等温线以及II型和I型相结合或Ⅳ型和I型相结合的吸附等温线。氩气吸附静态容量法检测示意图（图1）、不同类型的吸附等温线图（图2）附下。取样和称重：取样量应大于样品的最小取样量，并根据仪器说明书综合考虑取样量。取样量宜使总表面积处于10 m2～120 m2范围。表观密度较大的样品可直接取样；表观密度小、易飘洒的样品，宜震实后取样，且选用较大体积的测试样品管。称重时需对精密电子天平进行校准，并注意气体回填、环境温度变化等因素的影响。标准中给出了如何称取不同类型石墨烯粉体的推荐操作。脱气条件和测试程序：测定前，应通过脱气除去样品表面的物理吸附物质，同时要避免表面发生不可逆的变化。脱气温度应低于样品的热分解温度，用热重分析法确定合适脱气温度。脱气时间由样品管内的真空度决定，推荐在脱气温度下样品管内的真空度最终达到≤1 Pa。标准中给出了如何确定脱气温度和时间、详细的测试程序和应满足的要求，以及不同类型测试样品的数据点选取原则和注意事项等。实验数据处理：详细给出了基于BET多点物理吸附法计算比表面积的方法和要求，及测试样品分别在含微孔、不含微孔情况时，如何对测试数据进行处理和分析。检测报告：基于测试过程和测试结果，安全要求给出检测报告并对测试结果进行不确定度分析。测试实例：附录中详尽给出了具有典型代表性的不同类型石墨烯粉体的测试实例，并展示了用不同吸附质气体（氩气、氮气、氧气、二氧化碳、氪气）顺序进行吸附时，测试样品所表现出的吸附行为差异，实验数据明确表明某些石墨烯粉体测试样品对N2分子存在特定吸附情况。通过研究不同类型石墨烯粉体吸附N2和Ar时的吸附热差异，进一步验证了石墨烯粉体存在对氮气的特异性吸附行为的存在，表明了选择Ar作为吸附质采取氩气吸附静态容量法测定石墨烯粉体比表面积的必要性。五、理论依据浅释在石墨烯粉体测试样品均匀性、稳定性满足测试要求的前提下，用氮气吸附BET法测量石墨烯粉体比表面积的准确性、可靠性较差的原因在于N2存在特定吸附行为：由不同生产厂家、不同生产工艺的产业化石墨烯粉体，通常不可避免的含有片层内缺陷、片径边缘位错、晶界等，从而造成处于特定位点上的碳原子活跃程度存在明显差异。此外不同表面改性生产工艺也会造成石墨烯粉体样品表面功能基团（如-OH）的差异。用具有四极矩的N2分子作为吸附质，会与石墨烯粉体中的活跃碳原子或极性吸附基团间形成特定吸附，使得形成不符合理想经典物理吸附模型的分子排列取向，造成多点吸附曲线的线性相关性较差，导致比表面积测试结果的准确性、可靠性也较差。氩气分子是单原子气体分子，电子已完全配对且不存在任何成键轨道，通常认为其不具有化学活性。氩气分子不存在四极矩，作为吸附质在石墨烯粉体材料表面吸附时，对样品表面结构或官能团的敏感性低，其吸附行为符合理想经典物理吸附模型，所以在液氩温度下进行比表面积测定时，可用经典BET理论进行计算。由于氩气与氮气的极化率和分子尺寸极为相似，他们的非特定吸附性质也极为相似，在非极性吸附剂上，氮的吸附热和氩的吸附热几乎相等。本标准用不同类型、不同表面修饰、不同极性的石墨烯粉体样品进行详细的试验验证，证实了采用Ar作为吸附质测定石墨烯粉体比表面积的科学性和合理性。本文作者： 刘忍肖 教授级高工；国家纳米科学中心 中科院纳米标准与检测重点实验室Email: liurx@nanoctr.cn 闫晓英 工程师； 国家纳米科学中心 技术发展部Email：yanxy@nanoctr.cn

使用气体置换真密度分析仪和包膜密度分析仪测量固体制剂的关键参数。材料表征技术的全球业务企业麦克仪器公司（micromeritics）的两款产品accupyc ii密度仪和geopyc包裹密度分析仪，为制药行业提供高效全面的密度测量解决方案。accupyc ii和geopyc分别使用不同介质置换的方法来测量体积，可确定药物粉体、颗粒、致密带和片剂(包衣或未包衣)的密度参数。这些参数表征了压片和辊压等关键工艺的性能，并影响诸如硬度、崩解度和溶出度等关键质量属性。全自动的accupyc ii 1345和geopyc 1365可用于测量从研发、生产到产品质量控制的固体剂型。测试密度时，样品质量是容易获得且确定的，但是样品体积确实根据不同方法测试得到的。accupyc采用气体置换法（氮气或氦气）测量样品体积。气体穿透药片，进入粉末样品中颗粒之间的空间，并有可能进入单个颗粒。该方法得到得到的密度参数可以深入了解药物粉体和产品的内部结构。同时，geopyc使用的准流体不能穿透样品的结构，可得到包裹体积。这些数据相辅相成，可量化最终产品的平均密度。对于制药行业，由accupyc和geopyc得到的密度参数是有价值和相关的，因为：真密度或骨架密度(accupyc ii)影响粉体和颗粒的流动、分离和压缩行为，这些参数定义了制造效率并影响产品质量。测量可以直接量化涂层的完整性。 体积密度(geopyc)是均匀充模和配料的重要测量手段，可深入了解流动性。包裹密度(geopyc)可用于监控压缩过程的一致性。当与真密度相结合时，可以量化平均孔隙度，可影响机械完整性和溶出性。accupyc ii和geopyc都是高度自动化的，都提供简单、快速、精确的测量。两者都使用麦克仪器的confirm软件，该软件专为符合21 cfr part11标准而设计。 麦克仪器的 accupyc ii和micromeritics geopyc 1365为广泛的制药应用提供了全面而高效的密度测量解决方案关于麦克仪器麦克仪器公司是提供材料表征解决方案的全球供应商，在密度、比表面积及孔隙度、粒度及粒形、粉体表征、催化剂表征及工艺开发等五个核心领域拥有仪器和应用技术。麦克仪器公司成立于1962年，总部位于美国佐治亚州诺克罗斯，在全球拥有400多名员工。同时具备丰富的科学知识库和内部生产制造， 麦克仪器公司产品覆盖了石油加工、石化产品和催化剂、食品和制药等多个行业，以及为下一代材料例如石墨烯、mof材料、纳米催化剂和沸石等提供最前沿的表征技术。在particulate systems旗下，麦克仪器公司发现并商业化独特和创新的材料表征技术，对核心产品线进行补充。商业测试实验室–particle testing authority (pta)实验室可提供表征分析测试服务。战略收购富瑞曼科技有限公司（freeman technology ltd）和pid公司(pid eng & tech)，也反映公司一直致力于在粉末和催化等工业关键领域提供优化、集成的解决方案。仪器购买咨询请拨打：400-860-5168转0677

【科学背景】随着柔性电子技术的迅猛发展，柔性触觉传感器因其在多种应用中的潜力而引起了科学家的广泛关注。柔性触觉传感器的核心概念是模仿人类皮肤的物理特性和感知能力，以实现对外部环境的高精度感测。这些传感器在工业自动化、人机界面、机器人操作和生物医学等领域具有重要应用前景。然而，由于其柔性的形式因子，这些传感器在与基于晶片的设备、商业芯片或电路板的集成方面面临诸多挑战。具体来说，现有的柔性触觉传感器面临以下几个主要难题：首先，一些用于制造这些传感器的弹性或复合材料无法使用传统的光刻和湿/干法刻蚀进行图案化，从而限制了触觉传感器的特征尺寸和空间分辨率。其次，构建柔性触觉传感器的过程通常需要转移、粘接等步骤，这些步骤阻碍了与其他基于硅片的设备和集成电路（IC）的单片集成。第三，大面积的柔性触觉传感器阵列通常具有固定设计，而为了满足多样的应用需求，需要可定制的空间分布和整体形状。有鉴于此，北京大学未来技术学院生物医学工程系助理教授韩梦迪研究员团队提出了一套创新的制造方法和设备设计方案。这些方案包括利用微电机系统（MEMS）技术制造柔性模块化触觉传感器，通过在传感器中引入具有内应力的二氧化硅（SiO2）层，使得可以构建用于测量机械刺激的三维微应变传感器（μSGs）阵列。这种方法与微电子工艺的兼容性使得这些传感器能够与其他传感器在硅（Si）晶片上进行单片集成，或配置成具有高空间密度的阵列。此外，这些传感器还具有模块化特性，使其与贴片、柔性印刷电路板（FPCB）及其他宏电子技术兼容，可以组装成大面积阵列，并与商业设备配合使用。【科学亮点】1. 本文首次展示了高密度集成的柔性模块化触觉传感器。这些传感器通过在晶片或柔性印刷电路板（FPCB）上布置二维和三维金属/合金细线，实现了与其他电子组件的无缝集成。这种设计克服了传统柔性传感器在集成中的挑战，提高了传感器的空间分辨率和适应性。2. 实验采用模块化设计和微电机系统（MEMS）技术，使得传感器能够在柔性印刷电路板上与商业电子产品配合，形成多种电子系统。这些系统具备了无线测量皮肤界面、生物力学信号连续监测和触觉信息空间映射的能力，展示了柔性传感器在不同应用场景中的兼容性。3. 实验表明，这些二维和三维金属/合金细线的触觉传感器能够准确区分法向力、剪切力和温度，并且对弯曲和拉伸等机械刺激具有免疫性。这种高空间分辨率和大面积覆盖的能力，使得这些传感器在机器人技术、生物医学和消费电子产品中具有广泛的应用潜力。【科学图文】图 1. 柔性模块化触觉传感器的设计与制造。图 2. 触觉传感器的表征。图 3. 由模块化触觉传感器构建的各种阵列。图 4. 由模块化触觉传感器和其他电子组件构建的多功能系统。图 5. 皮肤界面的触觉信息空间映射。【科学结论】本文的研究提供了关于柔性触觉传感器设计与制造的新视角，揭示了将这些传感器与电子组件无缝集成的潜力。通过利用光刻定义的金属/合金细线，这些传感器在三维空间中精准测量法向力、剪切力和温度，并对弯曲和拉伸等机械刺激表现出免疫性。这种设计不仅提高了传感器的空间分辨率和测量准确性，还扩展了其在机器人技术、生物医学和消费电子等领域的应用前景。尤其是高密度阵列、柔性多功能系统、大面积弯曲无敏感阵列和无线可穿戴贴片等示例，展示了柔性触觉传感器在微电子和宏电子技术中的兼容性及其实际应用潜力。研究表明，通过优化传感器的设计和集成策略，可以显著提升其性能，并为未来的技术进步提供新的机会。参考文献：Chen Xu et al. ,Three-dimensional micro strain gauges as flexible, modular tactile sensors for versatile integration with micro- and macroelectronics.Sci. Adv.10,eadp6094(2024).DOI:10.1126/sciadv.adp6094

p 　　英国剑桥大学29日发布的一项研究成果显示，研究人员成功将石墨烯电极植入小鼠脑部，并直接与神经元连接，这项技术未来可用于修复截肢、瘫痪甚至帕金森氏症患者的感知功能，协助他们更好地康复。石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的二维晶体，厚度与一层原子差不多。这种材料无论是弹性、强韧度以及 拉伸性能方面都远远优于钢材等材料，被誉为“新材料之王”。 /p p 　　剑桥大学研究人员与意大利和西班牙的同行利用小鼠脑部细胞培养物进行相关实验后发现，利用石墨烯材料制造的电极能安全地与脑部神经元连接，且连接后这些神经元可正常传递电波信号，不会产生不良反应。 /p p 　　这些与神经元直接连接的电极能把脑电波信号传递给外界，让外界更清晰地了解脑部活动并修复感知功能。例如，机械臂如果能接收脑电波信号，就会按照截肢患者的想法去抓取物体 通过对这些脑电波信号的干预也会有助于帕金森氏症患者更好控制病情。但此前使用其他材料制作的电极效果并不理想，信号传递很不稳定。 /p p 　　据介绍，石墨烯的导电性能非常优异，测试中这一材料制作的电极实现了稳定的脑电波信号传递，神经元的一些特性也没有因为与电极连接发生改变。 /p p 　　研究人员说，接下来他们会探讨利用从多层到单层的不同形态石墨烯材料来制作电极，并观察它们与神经元连接的效果，最终希望能开发出具备高灵敏度以及低副作用的可植入脑部电极。 /p

500系列 X-RITE 爱色丽 制版业便携式分光密度仪，设备中文显示分光密度仪采用先进的光谱感应生产技术，提供精密度更高更准确的便携式分光密度仪。500系列特点是可同时测量四色和专用油墨，还备有多种密度、网点和色度功能，十分适合制版业和各类印刷工业，特别为包装印刷业带来超卓的色彩品质水平。每一部爱色丽生产的色彩测量仪都经过严格的质量检定。此外，仪器仍会自动提供校正指示，以便保持其稳定性或不同地点使用时，得到一致的读数。500系列 X-RITE 爱色丽 制版业便携式分光密度仪，产品应用：504型分光密度仪，可以迅速、可靠的测量密度水平，密度(值或减去纸张密度)，密度参照。508型分光密度仪，拥有504的所有功能之外，还可以测量网点面积和网点增大的功能。518型分光密度仪，具有完备测量功能，包括密度、网点、叠印、印刷反差、色调误差和灰度。此外，还具有一种独特功能-自动选择功能，可以自动识别正在测量的实地、网点及叠印等。无需转换功能，便可将读数显示出来。518型适合各类型四色印刷使用，包括胶印、柯式、卷筒、杂志和报纸印刷，方便第一时间得知印刷生产情况。528型分光密度仪，除拥有518所有功能外，528更包括色度功能，例如：L*a*b*、L*c*h0等，是一部结合分光光度仪和密度仪的先进仪器，特别适合包装印刷监控四色及专色使用。530型分光密度仪，530加上完整的光谱功能，包括光谱曲线图、光谱密度数据等。530更配合油墨配色系统和色彩品质控制软件在实验室和质检部使用。500系列 X-RITE 爱色丽 制版业便携式分光密度仪，产品参数：光学系统 45°/0°等同于ANSI和ISO标准 测量直径 3.4mm直径（0.130英寸） 标准 2.0mm直径（0.078英寸）6.0mm直径（0.236英寸） 光源 脉冲式充气钨丝灯 色温 2856° 光谱范围 （适用于528及530型号）400nm—700nm 标准照明体 CIEA,C,D50,D55,D65,D75,F2,F7,F11,F12 标准观察角度 CIE2°及10° 响应方式 T，E，I，A，G，Tx，HIFI 测量范围密度 0.00D—2.500D 反射率：0—160% 测量时间 1.4秒 重复性 ±0.005D 0—2.0D* ±0.010D 2.0—2.5D* 配偏光滤色镜 ±0.010 0—1.8D 0.10△E以内 仪器台间差 0.01D或1%（传统印刷）0.40△Ecmc以内）测量12块BCRA系列色板） 要求电源 氢化金属镍充电电池，4.8V1520mAH 充电时间 约3小时 使用温度范围操作温度 10℃至35℃ 相对温度，30%—85% 体积 高81mm（3.2寸）宽76mm（3.0寸）长197mm（7.8寸） 重量 1050克（2.3磅） 注:因技术进步更改资料,恕不另行通知,产品以后期实物为准。

p style=" text-indent: 2em " 如果说那薄如蝉翼、六角网格纹路质地的材料是巧夺天工的织锦，那么这位八零后的女科学家就是一位新锐的时尚设计师，她以新潮的艺术思维、灵巧的双手把“织锦”幻化成“梦幻华服”。她就是中国科学院金属研究所博士、北京圣盟科技有限公司首席科学家赵金平。而她和团队制作“梦幻华服”的“织锦”就是被称作“新材料之王”的石墨烯。 /p p style=" text-indent: 2em " 7月16日上午，在北京科技会堂，赵金平向汇聚于此的业内专家展示、讲解自己和团队取得的一项重大突破：石墨烯包裹改性锂离子电池正、负极材料技术。该技术形象地说就是给锂离子电极材料“量体裁衣”，从而大幅提升电池性能。 /p p style=" text-indent: 2em " ①独创两套包覆法 /p p style=" text-indent: 2em " 规模化试产成功 /p p style=" text-indent: 2em " 通过现场展示的放大5万倍的扫描电镜图，赵博士娓娓讲述着石墨烯“梦幻华服”特有的科技之美：“如此图所示，石墨烯非常均匀地包覆在三元材料锂离子表面，不仅不会破坏被包覆的三元材料，而且形成了更加稳定的结构。” /p p style=" text-indent: 2em " 传统电极材料在充放电循环过程中，体积极容易增大膨出，严重时会导致粉化，极大影响电池性能。石墨烯具有超高导电性、柔性，将其包覆在电极材料表面，如同为其“穿上”了量身定制的“魔法衣”，既能增强电子转移速率，提高导电性，又能约束其体积变化，大幅提高放电容量、充放电次数等性能。 /p p style=" text-indent: 2em " 近年来，国际上研究石墨烯包覆技术的学者很多，不过大多停留在学术探讨层面，极少实现技术，更不要说实现产业化。赵金平团队正是迎着技术难题而上，通过数年持之以恒努力，在全球率先实现了石墨烯包覆电极材料尤其是三元正极材料和碳硅负极材料等的技术突破，申请数项国家专利。特别难能可贵的是，该技术投入规模化试产成功，为商业化量产奠定了基础。 /p p style=" text-indent: 2em " 对石墨烯包覆技术的秘诀，赵金平透露说，就如同给电极材料制作衣服，要“合身”“美观”，就必须量体裁衣、个性化定制，也就是说，要针对不同电极材料的结构和表面特性，制作适宜的石墨烯材料，采用相应的包覆方法。具体来说，她带领团队针对正极材料和负极材料，分别开发了“两相界面包覆法”和“液氮冷萃法”。 /p p style=" text-indent: 2em " ②性能指标大幅提升 /p p style=" text-indent: 2em " 推动提前实现能量密度2020 /p p style=" text-indent: 2em " “就放电容量而言，经过500次循环后，石墨烯包覆的三元材料和加入了添加剂的石墨烯包覆的三元材料的容量保持率分别为87.3%和98.08%，其循环稳定性比传统三元材料分别提升了40%和50.56%。经过1000次循环后，加入了添加剂的石墨烯包覆的三元材料容量保持率还能达83.87%。”赵金平对石墨烯包覆后的三原材料性能指标如数家珍。 /p p style=" text-indent: 2em " 负极材料经过石墨烯包裹后不仅循环稳定性有所提升，其容量也大幅度提高。赵金平以氧化铁材料为例介绍说，通过“液氮冷萃法”，加入添加剂后，石墨烯均匀地包裹在氧化铁表面，其容量提高67.1%，稳定性提高18.2%。最值得期待的是石墨烯包裹硅负极材料的性能表现，目前，她和团队正在做相关实验和测试，相信相关数据一定会让人特别振奋。 /p p style=" text-indent: 2em " 在认真评审后，由国家新材料产业发展专家咨询委员会委员、清华大学材料科学与工程系教授翁端，国家“千人计划”专家、中科院大连化学物理研究所研究员吴忠帅，中国国际石墨烯资源产业联盟常务副理事长阮汝祥等10人组成的专家委员会认为，“石墨烯包覆锂离子电池正、负极材料技术达到国际先进水平，同意通过科技成果评价。”该技术应用到车用动力电池上，就可望实现单体能量密度达到300瓦时/千克，而这正是《智能汽车关键技术产业化实施方案》提出的2020年车用动力电池能量密度指标。 /p p style=" text-indent: 2em " 赵金平特别指出，石墨烯包裹技术和石墨烯基电池材料优异的性能已经通过国家动力电池创新中心和风帆有限责任公司的检测，后者还出具了相关样品的检测报告。在技术专利方面，目前，赵金平团队基于石墨烯的包裹技术已申请2项国家专利，还有数项专利正在申报中。 /p p style=" text-indent: 2em " ③突破源于3个方面 /p p style=" text-indent: 2em " 领先气质诠释创新中国 /p p style=" text-indent: 2em " 石墨烯作为电子迁移率超高、热传导效应性能超好的神奇二维碳纳米材料，自2004年被发现以来，特别是其发现者因此获得2010 年度诺贝尔物理学奖以来，成为耀眼的“明星”材料，将其用于提升锂离子电池性能的研究更是不断掀起热潮。然而，教育部查新工作站发布的相关科技查新报告显示，除了赵金平团队研发成果申请的专利外，在国内外已公开发表的文献和专利中，尚未见有利用针对锂离子电池正极材料的“两相界面包覆”工艺和针对负级材料的“液氮冷萃”工艺，制备比容量大、循环稳定性好的石墨烯改性锂离子电池电极材料的报道。 /p p style=" text-indent: 2em " 赵金平团队为何能取得原创性技术突破呢？在业内专家看来，大体上在于3个方面。一是优质石墨烯供应充足。赵金平团队的研究占据了一个先天优势：所在公司北京圣盟科技是全球石墨烯制备的领先企业，可以为技术开发提供高品质石墨烯支持，而这正是取得突破至关重要的基础条件。否则，以品质不高的石墨烯或者石墨粉投入科研，取得突破是难以想象的。二是长期的技术积累和不怕困难的拼搏精神。赵金平和团队在石墨烯科研领域耕耘了近10年，相关包覆技术创新是长期摸索的必然。迎难而上、苦心钻研的拼搏是成功的必备条件。在实验中，由于三元材料颗粒较大，石墨烯包裹困难，她带领团队硬是攻关了近一年半，锲而不舍，不断尝试，终获成功。三是中国石墨烯科研实力居前，引领世界。据《经济日报》今年年初报道，中国是石墨烯研究和应用开发最为活跃的国家之一，在全球石墨烯专利中，近六成来自中国。正是国内良好的石墨烯科技创新环境和氛围，培养造就了赵金平团队勇于创新的精神和能力。　 /p

3月21日，由中车长客股份公司自主研制的我国首列氢能源市域列车成功试运行，列车成功以时速160公里满载运行，试验数据显示，列车每公里实际运行平均能耗为5千瓦时，达到国际领先水平。是我国轨道交通行业在氢能源技术研发应用中的重要里程碑事件！ 新华社发（中车长客股份公司提供）与此同时，在这个春天，我国氢能技术领域捷报频传，事关氢能电催化研究的尖端仪器设备“旋转圆盘电极装置”，也成功实现国产化，由武汉电弛新能源有限公司研制的——数字型旋转圆盘电极装置DSR启幕上市，中国电化学科研工作者有了自己的国产仪器，助力中国氢能应用！氢能技术原理是氢气和氧气在动力系统进行电化学反应，进而产生电能。这一过程需要铂作为催化剂，在目前的技术研究中，铂的高催化活性、化学稳定性和耐久性得到青睐，据WPIC的统计，每辆燃料电池汽车 使用大30-80克铂金。然而，铂金（Pt）昂贵的价格和稀缺的矿产资源，限制了铂金在氢燃料电池的应用。因此，通过旋转圆盘电极展开超低铂载量氢燃料电池技术研究，对于氢能应用影响深远。当前，旋转圆盘电极市场主要由美国、日本、瑞士等外国仪器厂商把持，对中国氢能技术创新构成潜在的威胁。随着国际形势的复杂变化，大国之间的科技竞争日趋激烈，尖端仪器断供禁运时常发生。中国人必须要有自己的旋转圆盘电极——DSR数字型旋转圆盘电极应运而生！DSR数字型旋转圆盘电极在整体性能与进口仪器一致，它的研发设计更符合中国实验室操作习惯。DSR旋转圆盘电极采用编码器电机控制，数字技术，可以直观准确地读数显示。DSR旋转圆盘电极配置了银石墨碳刷（银含量＞80%）可以实现信号无损传输，润滑性更好。在设计上，DSR旋转圆盘电极将中国艺术的“千山绿”为主色调，沉稳淡雅，凸显东方审美气质。 DSR旋转圆盘电极对比进口仪器，售后服务优势凸显：国内制造、国内发货、国内结算、国内服务，能够快速交付用户，能够快速响应需求，保障实验课题项目顺利推进。目前，DSR旋转圆盘电极由理化香港公司代理销售，在一些高校实验室实现交付应用，仪器体验得到广大师生好评。

孔隙率在制药行业中的应用孔隙率会影响溶剂渗透片剂固体基质的难易程度，是片剂或颗粒剂产品重要的质量属性。溶剂的渗透速率会影响片剂的崩解和溶出过程，并进一步影响药物的生物利用度和临床疗效。通常，具有确定药物活性成分（API）含量的片剂，孔隙率更高，会更快地溶解，进而更快地释放API。哪些分析技术能够测量孔隙率？使用AccuPyc系列气体置换法密度仪和GeoPyc系列包裹密度分析仪分别测量片剂的骨架体积和包裹体积，结合质量可由此算得相应的密度值。同时，这两款仪器彼此都可根据另一台所提供的密度生成相应的孔隙率值。使用AutoPore系列全自动压汞仪测量片剂的孔道信息。压汞法分析技术是基于在精确控制的压力下将汞压入孔结构中的方法实现的。除孔隙度外，压汞法表征还可获得样品的众多特性，例如：孔径分布、总孔体积、中值孔径、堆积密度和骨架密度等。案例研究：两种方法确定孔隙率研究对象为阿司匹林片。骨架密度、包裹密度和孔隙率数据如下表。无论是气体置换或者压汞法，都能够进入片剂表面的孔隙，因此两种方法得到的骨架密度接近。由于GeoPyc包裹密度的测试中，包裹介质DryFlo的粒径远大于片剂的孔径，所以包裹密度值与AutoPore测得的值有差异。对于压汞法，即使没有施加压力，汞也能进入这些孔隙，因此包裹密度值较大。而包裹密度的差异，也得到了不同的孔隙率结果。总结使用不同的方法都能测得片的孔隙率，用于制剂的过程控制和质量控制。结合片的特性和研究的精度要求，即可选择AccuPyc和GeoPyc系列密度仪联合，也可以选择AutoPore压汞法分析，高效、快速地获得片剂的孔隙率。如您想了解更多关于 Micromeritics 密度测量解决方案的内容，可以观看我们的专题网络研讨会。扫描二维码即可观看。关于 Micromeritics品质、 专业、 可靠， 这就是 Micromeritics。Micromeritics 是提供表征颗粒、粉体和多孔材料的物理性能、化学活性和流动性的全球高性能设备生产商。我们能够提供一系列行业前沿的技术，包括比重密度法、吸附、动态化学吸附、压汞技术、粉末流变技术、催化剂活性检测和粒径测定。公司在美国、英国和西班牙均设立了研发和生产基地，并在美洲、欧洲和亚洲设有直销和服务业务。Micromeritics 的产品是全球具有创造力的企业、政府和学术机构旗下 10,000 多个实验室的优选仪器。我们拥有专业的科学家队伍和响应迅速的支持团队，他们能够将 Micromeritics 技术应用于各种要求严苛的应用中，助力客户取得成功。

我们非常高兴的通知您，奥地利eralytics公司推出又一分析仪杰作：高精度密度计ERADENS X。ERADENS X是世界上体积最小、重量最轻的高精度密度计，完全符合 ASTM D4052 和 SH/T 0604。拥有坚固的耐腐蚀铝外壳,紧凑密集小尺寸，配备彩色触摸大屏幕，内置先进的工业级PC。由于其创新性的垂直对齐X震荡U形金属管设计，使得ERADENS X非常可靠、坚固，不受冲击和振动的影响。所以，它非常适合在极端条件下进行测试，比如移动实验室。ERADENS X可提供精确到小数点后5位的精度密度结果。eralytics独特的全量程粘度校正确保在0 - 100℃的宽温度范围内实现最|高的精度。 垂直对齐的U形管可以使得气泡残留在密度池内的可能性降至最|低。为了验证无气泡填充，eralytics开发了FillingProofTM技术。与容易出错的光学方法相比，我们利用密度的变化作为施加压力的函数来检测即使是最小的气泡，这也为不透明的样品（例如原油）提供了可靠的检测结果。超大的彩色触摸显示屏以及从顶部注入样品的独特方式，使得日常测量程序非常高效，且对于习惯使用右手或是左手的实验人员来说同样容易操作。

小贴士截至2019年底，中国公路以里程501.3万公里，其中高速公路15万公里，位居世界第一。正在从交通大国向交通强国迈进。水泥和沥青是公路建设的两个最基本的建筑材料，在整个建设过程中起到至关重要的作用。固体密度是建筑材料的一个重要特性，可以用来控制从原料粉末到形成最终产品整个生产过程的材料质量。水泥和沥青等建筑材料的密度对于其生产及性能上起着重要作用。使用Ultrapyc 系列仪器测试骨架密度，结合Autotap测试振实密度，可以提供建筑材料的一些重要属性参数，比如粉末纯度、密度和板材孔隙率。Ultrapyc 5000 Autotap建筑材料纯度用Ultrapyc 5000 来测试商用水泥修补剂和白云石的骨架密度。水泥修补剂的主要成分是石英（2.67 g/cm3）和白云石（2.85 g/cm3），如样品密度和这两者的理论密度不同，说明样品中含有不同的杂质。由于材料是粉末，所以选择Ultrapyc 5000的PowderProtect模式，即从参考池投气到样品池，以防止粉末的扬尘，并可以设置高的目标压力来得到更准确的结果。见表1、表2，可以看到数据重复性很好。结果表明，白云石纯度在误差范围内为100%。由于水泥是由多种组分混合形成，因此很难确定其纯度。如果测量的骨架密度大于纯石英的密度，说明杂质是密度较高的成分，比如生石灰（CaO）。振实密度有些材料在制造业中用作润滑剂。可以通过密度测试评估材料的流动性，用下方的公式计算得到Hausner比值（HR）和压缩指数（CI）：HR=Vo/VfCI=100*(Vo-Vf)/Vf其中，V0是振动之前的初始体积，Vf是振动后不再具有压缩性的最终体积。用Autotap测试商用水泥修补剂的振实密度，取样量为136.07 g。测试结果见表3，这些结果也说明水泥修补剂的流动性比较差。沥青密度沥青/柏油的密度可用于在销售产品时，将体积换算为质量。当开发强力的新产品或检测沥青蒸馏样品时，密度值被作为将沥青/柏油分类的依据。以前的测试遵循ASTM D70表征，过程长且容易弄脏实验区域。安东帕康塔的Ultrapyc系列仪器使测试过程快速、简单、整洁。测试温度为25℃，样品选取了一种商用沥青替代品（一种沥青填充物）。为了高效干净的测试沥青替代品的密度，测试过程使用了一次性铝杯。如图1所示。图1 （a）一次性铝杯和样品池，（b）一次性铝杯放入样品池，（c）装入样品首先，测试空的一次性铝杯体积。然后，将沥青替代品装满铝杯，并一同放入样品池。按照参考池优先模式测试，以减少蒸汽压的影响，并且确保没有材料污染仪器。整个测试包括，将样品倒入铝杯中，输入测试参数，进行测试，准备仪器进行下一次的测试（处理一次性铝杯/样品）。整个过程在30分钟内可以完成，见表4、表5。水泥块开孔率板材的强度和溶解性可以通过骨架密度计算的开孔率来评估。取水泥和沥青替代品按照包装的方式进行准备并硬化。将硬化的固块材料在Ultrapyc 5000上测试，温度控制在25℃。从表6、表7，可以看到数据良好的重复性。结合体积利用下面公式可以计算孔隙率结果，水泥为31.3%，沥青替代品为37.6%。%porosity=100*(VB-VS)/VB其中，VB是几何体积，VS是骨架体积。Ultrapyc 5000是建筑材料密度测试的最佳选择。其高精度的测试结果和易重复测量确保整个测试过程更加便捷简单。而且如上面所说的，对于水泥和沥青这类建筑材料，可以进一步表征纯度和孔隙率等特性。精准的骨架密度测量可以使研究人员快速评估并筛选新型材料。此外，对于沥青测试，与ASTM D70和EN 15326等传统方法相比，气体比重法更快、更清洁、更准确。安东帕中国总部销售热线：+86 4008202259售后热线：+86 4008203230官网：www.anton-paar.cn在线商城：shop.anton-paar.cn

受神经形态计算并行处理能力的启发，多通道超构成像（meta-imaging）在成像系统的分辨率增强和边缘识别方面取得了相当大的进步，甚至扩展到中远红外光谱。目前典型的多通道红外成像系统由分离的光栅或合并的多个相机构成，这需要复杂的电路设计和巨大的功耗，阻碍了先进的类人眼成像器的实现。近期，由成都大学郭俊雄特聘研究员、清华大学Yu Liu、电子科技大学黄文教授和北京师范大学张金星教授领导的科研团队开发了一种由铁电超畴（superdomain）驱动的可打印石墨烯等离子体光电探测器阵列，用于具有增强边缘识别能力的多通道超构红外成像。通过直接重新调整铁电超畴而不是重建分离光栅，所制造的光电探测器在零偏压下表现出多光谱响应。与单通道探测器相比，研究人员所开发的多通道红外成像技术表现出更强和更快的形状分类（98.1%）和边缘检测（98.2%）。研究人员开发的概念验证光电探测器阵列简化了多通道红外成像系统，并为人脑型机器视觉中的高效边缘检测提供了潜在的解决方案。相关研究成果以“Type-printable photodetector arrays for multichannel meta-infrared imaging”为题发表在Nature Communications期刊上。基于“活字印刷式”多通道光电探测器阵列的红外成像使用铁电超畴打印的光电探测器的多通道超构红外成像技术方案如上图所示。与多个相机的合并不同，所提出的超构成像的像素点被设计为使用通过“活字印刷式”探测器实施的单个孔径实现并行多通道。通过将单层石墨烯和具有纳米级宽度条纹超畴的BiFeO₃ （BFO）薄膜集成，研究人员开发了一种简单的双端零偏压多通道阵列（MCA）探测器，用于超构红外成像。基于拉曼信号的载流子密度空间监测表明，通过重新调整铁电超畴可以实现石墨烯导电性的非均匀图案化。当工作在零偏压和室温下时，所开发的器件阵列在中红外区域表现出可调谐的透射光谱和选择性响应。“活字印刷式”等离子体光电探测器的制造和架构为了验证这种可打印架构的性能，研究人员通过重新调整铁电畴宽度（对应于活字印刷技术的排版过程）在同一BFO薄膜上制作了一个器件阵列。研究人员重点研究了石墨烯/ BFO超畴（不同宽度）混合结构的光谱响应。所开发的光电探测器实现了约30 mA W⁻ ¹ 的增强响应度和10⁹ Jones数量级的比探测率（D*）。“活字印刷式”光电探测器阵列的表征重要的是，研究人员展示了MCA光电探测器在红外成像应用中的集成，与单通道阵列（SCA）探测器相比，显示出对整体目标形状和边缘检测的更高识别精度，以及更快的训练和识别速度。“活字印刷式”探测器在手势红外成像和识别中的应用总而言之，通过将单层石墨烯和具有纳米级宽条纹超畴的BFO薄膜集成，研究人员开发了一种可打印的光电探测器阵列，证明了这种类型的器件阵列是为多通道超构红外成像应用而设计的，并实现了增强的边缘检测。所开发的可打印光电探测器在零偏压下工作，在室温下表现出约30 mA W⁻ ¹ 的高响应度。这可以归因于石墨烯等离子体与入射光的共振耦合。此外，器件阵列在中红外区域表现出选择性响应，这是通过在环境条件下直接重新调整BFO超畴宽度实现的。这项研究证明，通过在纳米尺度上改变铁电畴可精确控制石墨烯载流子密度。与依赖复杂纳米制造技术的传统器件相比，石墨烯片与不同衬底的兼容性提供了多种优势。此外，该研究还证明了MCA探测器可以增强红外成像中的形状和边缘检测。这些特性使得未来具有简单的电路设计和低功耗的集成光电子平台成为可能。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49592-4

石墨烯等二维材料的载流子迁移率高、光-物质相互作用强、物性调控能力优，在高带宽光电子器件领域具有重要的科学价值和广阔的应用前景。当前，发展与主流半导体硅工艺兼容的二维材料集成技术受到业内广泛关注，其中首要的挑战是将二维材料从其生长基底高效转移到目标晶圆衬底上。然而，传统的高分子辅助转移技术通常会在二维材料表面引入破损、皱褶、污染及掺杂，严重影响了二维材料的光电性质和器件性能。因此，实现晶圆级二维材料的无损、平整、洁净、少掺杂转移是二维材料面向集成光电子器件应用亟待解决的关键问题。　　针对这一难题，北京大学化学与分子工程学院彭海琳课题组与国防科技大学秦石乔、朱梦剑课题组合作，设计了一种梯度表面能调控（gradient surface energy modulation）的复合型转移媒介，可控调节转移过程中的表界面能，保证了晶圆级超平整石墨烯向目标衬底（SiO2/Si、蓝宝石）的干法贴合与无损释放，得到了晶圆级无损、洁净、少掺杂均匀的超平整石墨烯薄膜，展示了均匀的高迁移率器件输运性质，观测到室温量子霍尔效应及分数量子霍尔效应，并构筑了4英寸晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件，在近红外波段表现出显著的辐射热效应。该转移方法具有普适性，也适用于其它晶圆级二维材料（如氮化硼）的转移。研究成果以“Integrated wafer-scale ultra-flat graphene by gradient surface energy modulation”为题，于9月15日在线发表在《自然-通讯》（Nature Communications 2022, 13, 5410）。　　文章指出，二维薄膜材料从一表面到另一表面的转移行为主要由不同表界面间的能量差异决定。衬底的表面能越大，对二维薄膜有更好的浸润性及更强的附着能，更适合作为薄膜转移时的“接受体”；反之，衬底的表面能越小，其更适合作为薄膜转移时的“释放体”。因此，作者设计制备了表面能梯度分布的转移媒介【如图1，聚二甲基硅氧烷(PDMS)/PMMA/冰片】，其中冰片小分子层吸附在石墨烯表面，有效降低了石墨烯的表面能，保证石墨烯向目标衬底贴合过程中，衬底的表面能远大于石墨烯的表面能，进而实现良好的干法贴合；另一方面，转移媒介上层的PDMS高分子膜具备最小的表面能，能够实现石墨烯的无损释放。此外，该转移方法还有以下特点：PDMS作为支撑层可以实现石墨烯向目标衬底的干法贴合，减少界面水氧掺杂；容易挥发的冰片作为小分子缓冲层能有效避免上层PMMA高分子膜对石墨烯的直接接触和残留物污染，得到洁净的石墨烯表面；高分子PMMA层的刚性使得石墨烯转移后依旧保持超平整的特性。图1 晶圆级二维材料的梯度表面能调控转移方法　　基于梯度表面能调控转移的石墨烯薄膜具备无损、洁净、少掺杂、超平整等特性，展现出非常优异的物理化学性质（如图2）。转移后4英寸石墨烯晶圆的完整度高达99.8%，电学均匀性较好，4英寸范围内面电阻的标准偏差仅为6%（655 ± 39 Ω/sq）。转移到SiO2/Si衬底上石墨烯的室温载流子迁移率能够达到10000 cm2/Vs，并且能够观测到室温量子霍尔效应以及分数量子霍尔效应（经氮化硼封装，1.7K）。基于SiO2/Si衬底上4英寸石墨烯晶圆，成功构筑了热电子发光阵列器件，在较低的电功率密度下（P = 7.7 kW/cm2）能够达到较高的石墨烯晶格温度（750K），并在近红外波段表现出显著的辐射热效应（如图3）。　　图2 梯度表面能调控转移的石墨烯晶圆。（a）无损转移到SiO2/Si衬底上高完整度4英寸石墨烯晶圆；（b）超平整石墨烯与粗糙石墨烯褶皱数目的对比（5×5 μm2范围内）及典型的原子力显微镜图片对比（内嵌图）；（c）转移后4英寸石墨烯晶圆的面电阻；（d）梯度表面能调控与传统湿法转移的石墨烯的电学转移曲线对比；（e）转移到SiO2/Si上的石墨烯在不同温度下的霍尔曲线及室温量子霍尔效应；（f）转移后石墨烯（氮化硼封装，1.7 K）的朗道扇形图，表现出分数量子霍尔效应。　　图3 晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件。（a）石墨烯热电子发光示意图；（b）基于4英寸晶圆石墨烯的热电子发光阵列；（c）石墨烯热电子发光阵列的光学显微镜照片；（d）器件在电功率密度为3.0 kW/cm2时的红外照片；（e）器件在不同电功率密度下的辐射光谱；（f）石墨烯晶格温度随电功率密度的变化。　　此外，梯度表面能调控转移方法可作为晶圆级二维材料（石墨烯、氮化硼、二硫化钼等）向工业晶圆转移的通用方法，有望为高性能光电子器件的集成奠定技术基础。　　该论文的共同通讯作者为北京大学彭海琳教授和国防科技大学秦石乔教授、朱梦剑副研究员。共同第一作者是北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生高欣、北京大学化学学院博士毕业生郑黎明、国防科技大学前沿交叉学科学院罗芳博士、北京大学化学学院博雅博士后钱君。其他主要合作者还包括北京大学化学学院刘忠范教授、北京大学材料学院林立特聘研究员、北京石墨烯研究院尹建波研究员和孙禄钊研究员、及长春工业大学高光辉教授等。　　该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、北京分子科学国家研究中心、腾讯基金会等项目资助，并得到了北京大学化学与分子工程学院分子材料与纳米加工实验室（MMNL）仪器平台的支持。　　原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-33135-w

【科学背景】随着二维晶体电子学研究的迅速发展，人们对于如何通过控制电场强度和载流子密度来实现对电化学过程的精确操控日益关注。特别是在石墨烯这样的二维材料中，质子传输和氢化反应的研究引起了广泛的兴趣和重视。石墨烯作为一种单层碳原子排列而成的材料，其基面对质子具有选择性的渗透性质，但对离子和气体具有不透性。这一特性使得石墨烯在膜、催化以及同位素分离等领域有着广泛的应用前景。然而，质子在石墨烯中的传输与晶格的氢化过程密切相关，这两者都面临能量屏障等挑战，限制了其在电子器件中的应用。为了攻克这一难题，英国曼彻斯特大学J. Tong, Y. Fu，M. Lozada-Hidalgo教授团队采用了双门控技术，即在二维晶体的两个表面上施加电场门电位，从而实现对电场强度和载流子密度的独立控制。这种技术允许独立调控质子传输和石墨烯晶格的氢化反应，从而使得这些电化学过程可以以前所未有的选择性和精确性进行驱动。具体而言，研究人员在本文中展示了如何利用双门控技术，在大约1 V/nm的电场强度和1 × 1014 cm&minus 2的载流子密度下，将质子传输与晶格氢化过程解耦。通过精确调节这些参数，他们成功地加速了质子的传输速率，使其接近极限电解质电流的水平。此外，他们还观察到在石墨烯器件中实现了具有数量级差异的开-关比的质子逻辑和存储功能，展示了双门控技术在实现高性能电子器件方面的潜力。【科学图文】图1展示了不同门电压配置下的质子传输和氢化效果。在图1b的顶部，当顶部门电压施加偏置时（Vt 0, Vb = 0），单层石墨烯显示出质子传输的电流特性（蓝色曲线）。与此相反，双层石墨烯器件（黑色曲线）未显示出电流，证实了其对质子的不透性。在同样的门配置下，使用Li+导电电解质的单层石墨烯器件也未显示出电流，这与石墨烯对所有离子的不透性一致。底部面板显示，当通过顶部门驱动质子传输时，石墨烯的面内电导率在Vt ≈ 1.4 V附近下降了四个数量级，表明石墨烯转变为电子绝缘体，并在拉曼光谱中出现明显的D带。这些结果揭示了通过单一门配置，质子传输可导致石墨烯的氢化现象。在图1c中，当设置一个门电压为零（Vb = 0），并通过调节另一个门电压（Vt - Vb 0），实现了强烈的质子传输电流（顶部）。关键的是，尽管在大门电位下，石墨烯仍保持电导性（底部），表明氢化未发生。而在图1d中，当门电压设置为使其和保持不变（Vt + Vb 0），但它们的差异固定为零（Vt - Vb = 0）时，石墨烯变为氢化（底部），但质子传输可以忽略不计（顶部）。这些结果展示了双门控器件能够实现对质子传输和氢化过程的选择性控制，即使在高偏置下也能实现。图1 | 双栅石墨烯器件中，质子传输和氢化的选择性控制。为了研究质子和电子传输在双门控石墨烯中的独立控制效果，作者在图2a展示了作为E和n的函数的面内电子导电率图谱。在固定的负载载子密度n下，作者逐步调整E，并观察到导电率图谱显示出一个局部最小值，即电荷中性点（NP），在E约为-0.35 ± 0.15 V处形成明显的垂直带。当石墨烯电子掺杂时（NP右侧），作者观察到了导体-绝缘体转变，这在n约为1 × 1014 cm–2附近表现为一个明显的边界，并伴随拉曼光谱中D带的显著出现。这些结果表明，在特定的门电压配置下，石墨烯发生了氢化，这一状态可以通过施加负的门电压来磁致依赖地逆转。接下来，图2b展示了与图2a同时获取的质子传输图谱。作者从掺杂孔洞和电子掺杂区域分别取了图谱的横截面（图2b中的虚线），如图2c所示。质子传输显示出对E的依赖性，特别是在电子掺杂时，质子传输电流显著增加。在低E范围（E 0.1 V nm–1）内，质子传输特性呈线性关系，表明在约1 × 1014 cm–2的电子掺杂下，石墨烯的质子导电性约为孔洞掺杂时的30倍，并且接近电解质允许的极限导电度的五倍。然而，随着电场的增加，传输特性变得非线性，并在更大的电场（大于0.5 V nm–1）下趋近于电解质允许的极限电流，但根据掺杂程度的不同有所衰减。这些结果揭示了在双门控石墨烯中，通过独立控制E和n，作者可以精确调控质子和电子传输过程。图2 | 双栅石墨烯中，独立控制电场E和电荷载流子密度n的质子和电子传输。作者探讨了在双门控石墨烯中精确和稳健地控制质子传输和氢化过程的能力。为此，作者评估了这些器件在逻辑和存储应用中的性能（见图3a）。首先，作者将面内电子系统用作存储单元，并利用氢化过程来编程两个存储状态，HIGH（导电）和LOW（绝缘），它们的导电性比例超过了103。如图3b所示，这些存储状态是非易失性的，并且在作者决定进行测量时保持超过一天的时间。这种非易失性是由上述讨论中质子吸附过程对载流子密度n的磁滞依赖性所导致的（见扩展数据图5）。在电子系统预先编程完成后，作者利用面外质子传输电流进行逻辑操作。两个门电压被用来施加高电场以驱动质子电流和执行逻辑操作，但同时不干扰电子系统中预编程的存储状态。如图3c所示，质子传输系统产生了XOR逻辑运算器，其开关比超过了两个数量级，而在操作过程中，面内电子存储状态保持在预先编程的（导电或绝缘）状态。这些结果表明，作者可以通过精确和稳健地控制这些过程来实现计算应用。在这里，石墨烯通过独立控制其质子和电子传输特性，在同一物理区域内实现了逻辑和存储功能。 图3 | 在双栅石墨烯中，质子传输和氢化的鲁棒和精确切换，使得基于质子的逻辑和存储器件成为可能。【科学结论】本文展示了通过双门控制技术在石墨烯器件中实现对质子传输和氢化过程的精确控制。这一研究不仅拓展了作者对二维晶体电化学过程控制的理解，还为开发高效能电子器件和电化学应用提供了新的思路和方法。首先，通过独立调节电场E和载流子密度n，作者能够分离并精确控制石墨烯中的质子传输和氢化反应，这对于构建具有高度可控性和稳定性的电子器件至关重要。特别是，在逻辑和存储应用中，作者展示了石墨烯可以同时兼具逻辑门和存储单元的功能，通过氢化过程实现高电导和绝缘状态之间的切换，展示了其作为未来电子计算技术的潜力。其次，本研究揭示了场效应对质子传输加速的重要性，这对于开发质子导电膜、催化剂以及同位素分离技术具有深远意义。作者的结果表明，通过调节电场强度，能显著改变石墨烯对质子的传输效率，这为高效能能源转换和传感器技术的发展提供了新的可能性。最后，通过电化学电荷-场地图的制备，作者展示了如何将电极-电解质界面的复杂过程量化为简单可控的电学参数，这为未来研究提供了一种新的方法。这种方法不仅适用于石墨烯，还可以推广到其他二维晶体系统，扩展了电化学过程研究的范围和深度。原文详情：Tong, J., Fu, Y., Domaretskiy, D. et al. Control of proton transport and hydrogenation in double-gated graphene. Nature 630, 619–624 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07435-8

近日，电工研究所马衍伟团队联合大连化学物理研究所研究员吴忠帅在高性能石墨烯复合材料制备、石墨烯基锂离子电容器研制方面取得进展。相关研究成果以2D Graphene/MnO Heterostructure with Strongly Stable Interface Enabling High-Performance Flexible Solid-state Lithium-Ion Capacitors为题，发表在《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater., 2022, 2202342）上。 锂离子电容器作为一种有效结合锂离子电池与超级电容器的新型电化学储能器件，具有高功率密度、高能量密度以及长循环寿命，有效弥补了锂离子电池和超级电容器之间的性能差异。电极材料作为锂离子电容器的重要组成部分，是影响锂离子电容器性能的关键因素。 精细的结构设计工程被认为是提高电极材料电化学性能的有效方式之一。马衍伟团队提出了一种通用静电自组装策略，在还原氧化石墨烯上原位生长了具有卷心菜结构的MnO复合纳米材料（rGO/MnO）。通过深入的原位实验表征以及理论计算，证实了rGO/MnO异质结构具有较强的界面作用和良好的储锂动力学。由于rGO/MnO复合纳米材料具有高电荷转移速率、丰富的反应位点以及稳定的异质结构，基于rGO/MnO复合纳米材料制备的电极具有高比容量（0.1 A/g电流密度下比容量为860 mAh/g）、优异的倍率性能（10 A/g下比容量为211 mAh/g）以及长循环稳定性。因此rGO/MnO复合纳米材料可作为高性能锂离子电容器理想的负极材料。 通过将这种高性能石墨烯基复合材料作为负极与活性炭正极进行组装，马衍伟团队成功制备出柔性固态锂离子电容器（AC//rGO/MnO）。经测试，这一电容器基于电极活性材料总质量的能量密度最高达到194 Wh/kg，功率密度最高可达40.7 kW/kg。这是迄今为止报道柔性固态锂离子电容器能量密度和功率密度的最高值。此外，在10000次充放电循环后，AC//rGO/MnO电容器的容量保持率可达77.8%，并且安全性能高。 科研团队表示，这一研究提出的金属氧化物/石墨烯复合材料设计策略在高能量密度和高功率密度的柔性锂离子电容器中具有很好的应用前景。 该研究工作得到国家自然科学基金、中科院大连洁净能源研究院合作基金、中科院青年促进会等的支持。 论文链接： https://doi.org/10.1002/adfm.202202342 石墨烯复合材料结构示意图和锂离子电容器原理性能图

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在药物制剂的研发及生产过程中，往往都会涉及到相关的药物粉体。这些粉体及其片剂的理化性质会影响其混合均匀度、压缩成型过程，以及最终制剂的生物利用度和疗效等，因此，在粉碎、混合、压片、制粒等过程中需要对其相关物理特性进行调控以确保最终制剂质量。除了关注度较高的粒度粒形，比表面积，流动性等性质外，密度及孔隙度的表征也是药物质量的重要指标，并且在研发及生产的众多环节都有所涉及。因而在美国药典USP& lt 267& gt 、USP& lt 699& gt ，日本药典JP 3.03，欧洲药典Ph. Eur. 2.9.32、Ph. Eur. 2.2.42和2020年版《中国药典》通用技术0992中，都明确规定了药物粉体相关的密度、孔隙度测定方法。 !--699-- !--267-- !--699-- !--267-- !--699-- !--267-- /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 密度主要会影响粉体的流动性，均匀性，压缩性以及离析度、结晶度等等。由片料包裹密度除以骨架密度算得的片料固相分数（Solid Fraction）是辊压过程中的关键工艺参数，测定固相分数可了解药物中固体含量百分比等相关信息，从而提高辊压过程的有效性，并建立可控的辊压速度、辊压压力等工艺操作参数，对工艺过程的参数设置及优化制剂质量具有重要意义。此外，药物材料的骨架密度还可以作为其结晶状态以及二元混合物比例的标志。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 孔隙度（Porosity）会影响药物的辊压制粒、崩解等过程，以及片剂强度、压实度、含量均匀度及溶出度等性质，是药物崩解、溶出和生物利用度的一个关键质量属性。此外，孔隙度测量还可以预测评估压缩过程中颗粒的变形特性，测量辊压后片料的总孔体积和固相分数，以及评估药物包衣的完整性，帮助确定包衣过程中物料流的参数设置等。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 综上所述，掌握和控制药物制剂的密度及孔隙度对药物的最终疗效及生产稳定性非常重要。本文将介绍药物粉体密度及孔隙度的定义及测试原理，并举例说明相关测试结果。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong span style=" text-indent: 32px " 密度测试 /span /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 密度是单位体积粉体的质量。由于粉体的颗粒内部和颗粒间会存在空隙，所以粉体所占有的体积会因测量方法不同而有所差异，并由此产生如骨架密度、包裹密度等不同的密度概念。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " （1）真密度和骨架密度（颗粒密度） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 真密度也称绝对密度，所对应的真体积是指不包含开孔和闭孔的体积。骨架密度（颗粒密度）对应的骨架体积是样品的真实体积与闭孔体积之和，即不包括与外界连通的开孔体积。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 骨架密度的测定方法一般采用基于阿基米德原理的气体置换法测定，该法是目前世界公认的测真密度、骨架密度最可靠的技术之一，并为无损测量。图1所示为麦克仪器的AccuPyc II全自动气体置换法真密度仪，测试采用惰性气体如氦气或氮气作为置换介质取代材料的孔隙体积，根据理想气体定律PV=nRT确定样品体积，结合样品质量可算得骨架密度。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/2664b594-14e3-4eef-bb84-11a6fe859c65.jpg" title=" 图片1.jpg" alt=" 图片1.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100677/C222910.htm" target=" _self" strong 图1 & nbsp AccuPyc II全自动气体置换法真密度仪 /strong /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " （2）包裹密度 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 包裹密度所对应的包裹体积包含颗粒的骨架体积和开孔、闭孔体积，以及颗粒外表面的一些粗糙空隙。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图2所示为麦克仪器的GeoPyc 1365全自动包裹密度分析仪。包裹密度的测试原理是使用一种独特的替代测试技术，通常采用一种具备高流动性的微小刚性球状准流体介质作为替代介质将样品包裹起来。这种替代介质的颗粒很小，在混合过程中可与样品表面紧密贴合，但不会进入样品的孔隙中。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/1d69e4af-3ac4-4276-b882-bcbeeba43019.jpg" title=" 图片2.jpg" alt=" 图片2.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100677/C12222.htm" target=" _self" strong 图2 & nbsp GeoPyc 1365全自动包裹密度分析仪 /strong /a /p p style=" line-height: 150% text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 孔隙度测试 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 孔隙度指的是颗粒内的孔隙以及样品间隙所占体积与粉体体积之比，通常可通过压汞法和密度计算法等获得。孔隙度越高则表明药物中的总孔体积越大，对应的固体分数就越低。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " （1）压汞法 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 压汞法是测量药物孔隙度特性常用的方法，可测得样品中与外界连通的开孔体积占总体积的百分比。压汞法的原理是基于汞对大多数固体材料不润湿，界面张力会抵抗汞进入孔中，要使得汞进入材料的开孔中则需要施加外部压力。汞压入的孔半径与所受外压成反比，根据Washburn方程可算出汞压入的孔半径与所受外力的对应关系。图3所示为麦克仪器的AutoPore V全自动压汞仪，其分析技术就是在精确控制的压力下将汞压入材料的多孔结构中，通过测量不同外压下进入孔隙中汞的量，就可知道相应孔体积的大小。压汞法具有快速、高分辨率及分析范围广等优点，除了可测得孔隙度外，该表征还可获得样品的众多特性，例如：孔径分布、总孔体积、总孔比表面积、中值孔径等等。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 150px height: 321px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/178f7a4e-5000-496a-916d-eca9b6ca290f.jpg" title=" 图片3.jpg" alt=" 图片3.jpg" width=" 150" height=" 321" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100677/C222916.htm" target=" _self" strong 图3 & nbsp AutoPore V全自动压汞仪 /strong /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " （2）密度计算法 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 除了压汞法外，通过将气体置换法真密度仪与包裹密度分析仪联用，结合材料的骨架密度和包裹密度，由式①也可直接计算出孔隙度。同时，由式②还可以算出片料的固体分数。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/f07054e4-3ce8-4391-8f9b-055fb8a21a43.jpg" title=" 微信图片_20200730153431.png" alt=" 微信图片_20200730153431.png" / /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/5f5355a4-3750-4a8b-8217-0d32b592540a.jpg" title=" 图片4.jpg" alt=" 图片4.jpg" width=" 300" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 图4 & nbsp AccuPyc II全自动气体置换法真密度仪及GeoPyc 1365全自动包裹密度分析仪 /strong /p p style=" line-height: 150% text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 密度及孔隙度测试举例 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " （1）药物辅料硬脂酸镁的骨架密度测定 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 硬脂酸镁是新型药用辅料，可作固体制剂的成膜包衣材料、胶体液体制剂的增稠剂、混悬剂等。使用麦克仪器的AccuPyc II全自动气体置换法真密度仪对其进行骨架密度测试，结果表明，仪器在约16分钟内完成了10个测试循环，该硬脂酸镁样品的密度平均值为1.5157 g/cm3，标准偏差仅为0.0006 g/cm3，密度结果均围绕其平均值波动，结果非常稳定，实现了药物材料快速、高精度的体积测量和密度计算。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " （2）药物的压汞法孔隙度测定 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 使用麦克仪器公司的AutoPore V 全自动压汞仪对某药物进行压汞测试。其堆积密度为1.1639 g/ml，骨架密度为1.5382 g/ml，由此计算得到的孔隙度为24.3332%。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " （3）药物片料的密度计算法孔隙度及固相分数测定 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 使用麦克仪器的GeoPyc 1365全自动包裹密度分析仪对辊压后得到的某药物片料进行孔隙度测试。测得该药物的包裹密度为1.3409 g/cm3，其标准偏差为0.0007 g/cm3，结合由AccuPyc II全自动气体置换法真密度仪测得的骨架密度1.4630 g/cm3，最后算得孔隙率为8.35 %。根据上文公式②，由骨架密度除以包裹密度可算得其固相分数为91.65 %& nbsp 。 /p p style=" line-height: 150% text-align: justify text-indent: 2em " strong 总结 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 药物粉体及相关制剂的密度及孔隙度表征对其处方设计、制备、质量控制等都具有重要指导意义。密度和孔隙度不仅是辊压和压片等过程的关键工艺参数，也是硬度、崩解度、溶出度、生物利用度等的关键质量属性，会直接影响和制约药物的性质及疗效。因而研究和掌握药物粉体及制剂的密度、孔隙度对获得高质量的药物至关重要。采用气体置换法真密度仪和包裹密度分析仪可分别获得药物粉体的骨架密度和包裹密度，通过压汞法或者结合两种密度仪的密度计算法可测得药物的孔隙度及片料的固体分数。借助这些性质表征有助于掌握及预测原料药及辅料在配方中的特性，评估药物制剂的批次变化及药物相关性能，从而优化制造过程和提升产品质量。 /p p style=" text-align: right text-indent: 2em " strong 作者：林宇彤 /strong /p p style=" text-align: right text-indent: 2em " strong 麦克仪器应用工程师 /strong /p

长期以来，材料科学家们都在寻找一种类似肌肉和其他天然纤维的合成结构材料。该材料可以在外界刺激响应下进行可逆的融合和裂变，从而可以用于开发动态可变形系统和具有可定制化纤维的结构材料，在航空、电子和太空探索等领域具有重大的应用前景。大家颇为熟悉的一个例子便是碳纤维。碳纤维作为一种具有极高机械强度和模量的高性能纤维，在承重和复合材料等领域发挥着重要的作用。为满足不同的应用需求，碳纤维往往需要经过分层组装（如揉捻等），以形成复杂程度不同的线、纱、绳和织物。由于现代纤维组装技术需要复杂的机械和高能量输入，因此简化和探索可逆的纤维组装过程是目前人造纤维面临的主要挑战之一。此外，在重复融合和裂变过程中具有结构和性质持久性的系统的设计仍然具有挑战性。石墨烯纤维是由石墨烯片沿一维方向宏观组装而成的新型碳纤维。不同于以往的碳质纤维，石墨烯纤维的构筑基元是具有良好的导电、导热、机械强度等性能的二维石墨烯，纤维的内部结构三维有序、致密均一，可以在多功能织物、轻质导线、能量收集及转换、可穿戴储能装备、柔性电子器件、神经信号记录微电极等多个领域发挥功能。因而被材料科学家们寄予厚望。2011年，浙江大学高超教授首次利用氧化石墨烯液晶法湿法纺丝的技术制备出宏观连续的石墨烯纤维。从制备技术上看，石墨烯纤维具有独特的四大优势：可以批量生产的氧化石墨烯原料；氧化石墨烯自发形成的液晶结构；氧化石墨烯原丝的自融合和自愈合能力；种类多样且成本低廉的还原方法。2019年6月6日，由高超教授团队成果转化并建设的全球首条纺丝级单层氧化石墨烯十吨生产线试车成功。随即，国际石墨烯产品认证中心当日为该生产线生产的单层氧化石墨烯及其应用产品多功能石墨烯复合纤维分别颁发了全球首个产品认证。5月7日，高超教授团队再次在氧化石墨烯纤维领域取得重大突破，团队首次发现：湿法纺丝制备的氧化石墨烯（GO）纤维在溶剂的触发下会发生动态可逆的融合和裂变行为（图1）。研究成果以“Reversible fusion and fission of graphene oxide–based fibers”为题，发表在《Science》上。图1. 高超团队发现氧化石墨烯（GO）纤维在溶剂的触发下会发生动态可逆的融合和裂变行为具体来说，融合过程（C1-C4）就是n条单根GO纤维在溶剂中溶胀而自适应变形，形成核壳结构。其中核为GO纤维，壳为紧密堆积排列的类皮肤状GO片，呈宏观的圆柱形结构，具有微观尺度的波纹（图2A）；随后在空气干燥的过程中，在表面张力的驱动下，GO纤维粘结在一起，并随着纤维素壳的自适应收缩而发生融合，形成较粗的熔融GO纤维（FuF-n）。而裂变（E1-F4）则指的是将熔融之后的GO粗纤维重新浸入溶剂溶胀，其裂变始于均匀的溶胀，随着溶胀的持续，纤维间界面处会出现小缝隙。随后缝隙的快速传播以及整个纤维组件的体积膨胀导致了整个裂变，重新变成了n条单根GO纤维（FiF-n）。作者发现，在水诱导的融合和裂变过程中，融合后的FuF-100纤维中紧密堆积GO片层的层间间距为0.84 nm，密度为1.51 g cm-3，FuF-100纤维的拉伸强度为281 MPa；裂变后的FiFs-100的GO片之间的层间距为0.84 nm，密度为1.54 g cm-3，拉伸强度为259 MPa，几乎与FuF-100一致。这充分说明了该融合和裂变过程的精准动态可逆。图2. 水诱导触发的GO纤维的精确可逆的自融合和自裂变过程GO可逆融合和裂变的变形机制研究团队在两个GO纤维的融合和裂变过程中对它们的横截面进行的原位光学显微镜和偏振光学显微镜观察，发现：溶胀和再溶胀时纤维壳的可逆地起皱和展开对GO可逆融合和裂变起着至关重要的作用（图3）。由于纤维壳与相邻纤维的边界接触，提供了GO纤维间的粘结和脱粘作用，并保护了内部的纤维GO片材不扩散，从而表现出溶剂触发的大体积变化和弹性变形能力。在溶剂的表面张力和压差（Pc）驱动下，GO纤维间通过π-π相互作用和氢键作用促进了纤维壳的进一步粘合，随后GO片材起皱并压实了整个粗纤维束。在熔合过程中，溶剂响应性纤维壳充当弹性屏障，防止薄片在瞬态界面上相互扩散。而在裂变过程中，GO单根纤维会受纤维壳之间的圆柱形几何形状的驱动而分离。由于FuF浸入了GO的良好溶剂中，溶剂渗透会削弱单个纤维之间的粘合强度。当单个纤维的溶胀率超过一定值时，壳的弯曲几何形状会产生应力，并迫使相邻的纤维彼此分离。图3. 可逆融合和裂变的动态地形变形机制潜在应用最后，研究团队展示了GO纤维动态可逆融合和裂变行为的潜在应用。首先，由于可以在各种纤维基的组装结构之间灵活转换，这允许开发具有特定性能需求的不同场景中自适应应用GO基光纤系统。例如，GO纤维组件可通过裂变和融合在3D刚性杆和2D柔性网之间可逆转换（图4 A-D）。研究团队将多达13500根具有微米级直径和厘米级长度的纤维融合到一根1.2毫米厚的杆中，该杆足以支撑其重量的680倍。随后通过局部裂变和融合在1D熔融GO光纤与各种1D和2D复杂光纤组件之间进行切换（图4 E- F）。第二个应用是，通过融合和裂变，GO纤维束将能够实现包含和排除客体材料的功能，以在动态系统中表现出可控交付的功能。不同材料，大小和形状的各种客体，例如聚丙烯腈短切纤维，聚苯乙烯微球和亚毫米级的玻璃珠，均可以在熔化过程中被吸收到FuF中，然后在裂变过程中被排出（图4 G-J）。第三个应用是通过GO涂层赋予普通纤维以可逆的融合和裂变特性。传统的聚合物，金属和陶瓷纤维通过简单地涂覆GO外层而具有可逆的熔裂能力，进一步扩展了相应应用领域的覆盖范围。图4. GO纤维可逆的融合和裂变行为的应用简而言之，GO纤维的可逆融合和裂变使得纤维组装系统具有动态特性，从而实现了结构之间的转换和响应性的致动。同时， 该概念通过GO涂层进一步扩展到了常规纤维，为未来功能响应材料的设计提供了一个通用的策略。石墨烯检测技术及应用进展为促进石墨烯研发和产业化快速发展，仪器信息网联合国家石墨烯产品质量监督检验中心、全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组，将于2021年5月11日举办 “石墨烯检测技术及应用进展”主题网络会议。邀请业内专家以及厂商技术人员就石墨烯最新应用研究进展、检测技术、检测方法、质量评价体系及标准化等展开探讨，推动我国石墨烯产业健康发展。会议日程时间报告主题报告人09:30-10:00待定孙立涛（东南大学）10:00-10:30石墨膜导热测试技巧方法李金艳（德国耐驰仪器制造有限公司）10:30-11:00绝缘衬底表面石墨烯晶圆生长研究进展王浩敏（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）11:00-11:30石墨烯材料检测方法介绍刘峥（国家石墨烯产品质量监督检验中心）11:30-14:00午休14:00-14:30待定谭平恒（中国科学院半导体研究所）14:30-15:00石墨烯导热增强复合材料与热界面材料林正得（中国科学院宁波材料技术与工程研究所）15:00-15:30二维半导体及异质结的生长与光电性能调控肖少庆（江南大学）15:30-16:00石墨烯结构表征及其在环保领域的应用胡学兵（景德镇陶瓷大学）16:00-16:30石墨烯等低维纳米材料的标准化动态和展望丁荣（全国纳标委低维纳米结构与性能工作组）报名方式扫描下方二维码或点击以下链接即可进入报名页面。（会议链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/Graphene2021/）报名参会加入会议交流群，随时掌握会议动态

p style=" text-indent: 2em " 日本筑波大学的研究人员研制出一种石墨烯电极，能在酸性条件下产生氢气。在绿色经济中，电解水产生氢气对于储能至关重要。然而，主要的障碍之一是贵金属电极的成本太高。廉价的金属电极在驱动析氢反应（HER）中起着很好的作用，但主要是在碱性条件下，反应是弱电性的。更有效的酸相反应需要贵金属例如铂。但问题是，酸性电解液具有腐蚀性，会侵蚀核心金属。 /p p style=" text-indent: 2em " 研究人员发现多孔石墨烯可以解决这个问题。他们使用氮掺杂石墨烯片来封装镍-钼（NiMo）电极合金，石墨烯含有大量纳米级的孔。研究人员表明，在酸性条件下的HER中多孔石墨烯明显优于无孔石墨烯。石墨烯在HER电极中的使用并不新鲜，这种柔性导电碳片是包裹核心金属的理想材料，不过石墨烯虽然能保护金属免受腐蚀，同时也抑制了它的化学活性。在筑波大学的研究中石墨烯的孔以两种方式促进反应，与此同时完整的石墨烯可以保护金属。 /p p style=" text-indent: 2em " “我们通过用纳米二氧化硅修饰NiMo表面的方法创造了孔，”研究者之一的筑波大学胡凯龙博士解释说。“当我们沉积石墨烯层时，在纳米颗粒的位置留下了空白，就像浮雕艺术品。事实上，这些孔不仅仅是缝隙，而是“条纹”（fringes）。从技术上讲，这些条纹是结构缺陷，但它们可以促进电极的化学反应。 /p p style=" text-indent: 2em " 研究小组解释说，与普通的石墨烯相比，条纹更亲水。可以吸引在酸溶液中的水合氢（H3O+），H3O+在两种HER机制之一中起着至关重要的作用。这些条纹在吸附单个氢原子方面也很好，也为其他重要的HER过程提供了表面积。结果表明与这种电极与常规电极产生H2的效果一样。同时石墨烯的非多孔部分延缓了金属催化剂在酸中的溶解。“这是氢析出电极的一个多用途的新概念，”筑波大学的副教授Yoshikazu Ito说，他是这项研究的主要作者。“我们的目标是最小化反应所需的过电位，因此不限于一种特定的催化剂。我们通过优化孔的大小和数量来调整我们的多孔石墨烯层，特别是对NiMo。令人惊讶的是，尽管有很多孔，催化剂在酸性条件下仍然能保持稳定。在未来，很多金属都可以定制多孔石墨烯，推动氢生产的全面应用。 /p

石墨烯(Graphene)是由单层碳原子构成蜜蜂窝形式的二维纳米结构，具有大的比表面积和良好的载流子传导性能，预期在高灵敏、低功耗室温生物化学传感器方面将得到广泛应用。然而，由于传感物质与石墨烯之间的吸附、电荷转移和脱附等相互作用，器件的有效制作方法和性能优化等方面还有大量工作需要探索。 　　一氧化氮(NO)气体一方面是有害气体，另一方面却是重要的生物功能信息传递分子。及时监测呼出气体的NO浓度变化，可对哮喘等肺部疾病的发作提前预警。然而，目前NO呼吸气体测试仪器体积偏大、价格昂贵，而且大都集中在大型医疗机构，无法在更大范围内推广使用。 　　近期，中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所器件部刘立伟课题组李伟伟等与中科院物理所科研人员合作，在制作基于石墨烯的高灵敏一氧化氮气体传感器方面取得进展。研究人员以微纳加工图形化的石墨烯为电极，利用交流电泳技术制作金属纳米颗粒修饰还原的氧化石墨烯传感通道。气体分子的作用降低了石墨烯与金属颗粒之间Schottky势垒的厚度，实现了1 ppb(10亿分之一)至1 ppm(100万分之一)的高灵敏探测性能，对于低功耗、室温NO高灵敏呼吸和环境探测具有潜在应用价值。器件制作示意图和性能测试如图所示。 　　该项工作成果已经发表在ACS Nano(2011, 5 (9), pp 6955–6961)上。 　　该项研究得到了国家基金委、科技部、苏州市科技发展计划的资助，并得到苏州纳米所加工和测试平台的技术支持。 　　基于石墨烯的高灵敏传感器件结构和性能

在材料科学、化工、制药等众多领域中，粉末材料的处理与测试是不可或缺的一环。粉末压实密度仪作为一种专用的测试设备，在粉末材料的压实密度测量中发挥着至关重要的作用。本文深圳三思纵横试验机小编将探讨粉末压实密度仪的工作原理、应用领域以及未来发展趋势，大家一起来看下吧。一、粉末压实密度仪的工作原理粉末压实密度仪的工作原理主要基于粉末在受到外力作用下的压实过程。测试时，将一定量的粉末样品置于压实模具中，通过施加压力使粉末颗粒重新排列、相互接触并发生一定的塑性变形，从而达到压实效果。压实密度仪通过测量压实前后粉末的体积变化，并结合样品的质量信息，计算得出粉末的压实密度。二、粉末压实密度仪的应用领域粉末压实密度仪广泛应用于多个领域，尤其在材料科学、化工、制药等行业具有重要地位。1、材料科学领域粉末压实密度仪可用于评估粉末材料的可压性、流动性和成型性能，为材料制备和加工工艺的优化提供数据支持；2、化工领域粉末压实密度仪可用于测定催化剂、吸附剂等粉末材料的压实密度，为反应器的设计和操作提供重要参数；3、制药行业粉末压实密度仪可用于评估药物粉末的堆密度和压实性，为药物制剂的制备和质量控制提供有力保障。三、粉末压实密度仪的未来发展趋势随着科学技术的不断进步和应用需求的日益增长，粉末压实密度仪正朝着更加智能化、高精度和多功能化的方向发展。1、智能化与自动化未来的粉末压实密度仪将更加注重智能化和自动化的发展。通过引入先进的传感器和控制系统，实现测试过程的自动化操作和数据的实时采集、处理与分析。此外，智能化的粉末压实密度仪还将具备自我诊断和维护功能，提高设备的稳定性和可靠性；2、高精度化随着材料科学和制药等领域的不断发展，对粉末压实密度的测量精度要求也越来越高。因此，粉末压实密度仪将不断提高测量精度，采用更先进的测量技术和算法，以满足更精细的测试需求；3、多功能化除了基本的压实密度测量功能外，未来的粉末压实密度仪还将具备更多的测试功能。如可同时测量粉末的粒度分布、比表面积、孔隙率等参数，为研究者提供更全面的材料性能信息。此外，还可通过集成其他测试模块，实现一站式测试服务，提高测试效率和便捷性；4、绿色化与环保在环保意识日益增强的背景下，粉末压实密度仪的绿色化设计将成为未来的发展趋势。通过优化设备结构、采用环保材料和节能技术，降低设备在运行过程中的能耗和排放，实现可持续发展。三思纵横粉末压实密度仪作为粉末材料测试领域的重要工具，其原理、应用和发展趋势均体现了科技进步和市场需求的推动。随着技术的不断创新和市场的不断拓展，三思纵横粉末压实密度仪将在更多领域发挥重要作用，为材料性能评估、质量控制以及工艺优化提供有力支持。未来，我们可以期待三思纵横粉末压实密度仪在性能、功能和智能化方面取得更大的突破，为科研和工业生产带来更多便利和价值。

2013年10月15-16日 第三届绿色油墨与印刷技术研讨会在上海淳大万丽大酒店举办。 此次论坛吸引了诸如上海数字印刷协会、巴斯夫（中国）有限公司、翁开尔（上海）国际贸易有限公司、3M中核钛白等众多行业知名企业的技术总监，研发总监等重量级嘉宾前来参加。人和科仪秉承&ldquo 为客户创造更多价值&rdquo 的承诺，带着在油墨行业运用广泛的先进实验室仪器前往展示，并得到了广泛关注。 人和科仪作为国内领先的实验室整体解决方案与实验室仪器提供商，一直致力于提升实验室的整体水平。因此，我们在展出仪器的同时还特别邀请了厂商代表来到现场为参会代表进行细致入微的讲解与演示，使参会代表们对仪器使用和性能能有更进一步的了解。此举赢得了参会代表们的一致好评。 此次我们展出的仪器有FRITSCH 微米激光粒度仪 Analysette 22MicroTec plus、FRITSCH可变速高速旋转粉碎机pulverisette14、BROOKFIELD粘度计DV2T、大龙 LCD数控顶置式电子搅拌器 OS40-Pro、ERLAB无管通风柜 等与行业息息相关的仪器。 FRITSCH 微米激光粒度仪 Analysette 22MicroTec plus 测量范围：0.08～2000 &mu m 样品回路超声强度和频率：80 W / 36 KHz 外观尺寸（W × D × H）：80 × 65 × 120 cm 激光光源：波长655 nm 功率7 MW 干法测量需要的气流量：8m3/h 量结果的重现性：d50&le 1% 可处理的最大密度：8 g/cm3 样品回路的体积：500 ml 测量精度：d50 &le 3% 测量通道个数：108 个 测量时间：10 s FRITSCH可变速高速旋转粉碎机pulverisette14 最大进样尺寸：10 mm 流量：0.5 &ndash 5 L/h 最终精度：D50 &le 40 um 电学描述：200-240 V/1～，50-60Hz，1150W 轴承马达动力根据：VDE0530，EN60034 550W 转子速度：6,000 - 20,000 rpm BROOKFIELD粘度计DV2T 5英寸全彩色触屏显示 - 粘度（cP或mPa· S） - 温度（℃或℉） - 剪切率/剪切力 - %扭矩 - 转速/转子 - 程序状态阶段 加强型安全控制 自动量程显示 USB PC界面 便捷的气泡水准仪 下载用户自定义的测试程序 内置式RTD温度探针 大龙 LCD数控顶置式电子搅拌器 OS40-Pro 最大搅拌量(H2O) [L]：40 转速范围 [rpm]：50-2200 转速控制精确度 [rpm]：± 3 转速显示分辨率 [rpm]：± 1 最大扭矩 [N.cm]：60 ERLAB无管通风柜 1.Neutrodine® 专利过滤技术 经过45年的研发，Neutrodine® 是活性炭过滤技术历史上至关重要的改进之一。 Neutrodine® 的优点 1）可用于酸，碱，溶剂，单个的或混合的化学品。 2）随着吸附的增加，空气流速相应的加了25%，这样无需使用变风量系统，表面风速无论在前门板的任何高度测得的结果都是0.5m/s。 3）吸附能力增加50%，所以加倍了过滤器的寿命。 4）能够吸附过滤99.9%的实验室常用化学品，只有少量无毒或者极其罕见的化学品无法过滤。 更多产品详情欢迎来电咨询：400 820 0117 同时欢迎点击我司网站 www.renhe.net 查询更多产品优惠信息。 扫描以下二维码或是添加微信号&ldquo renhesci&rdquo ，加入人和科仪的微信平台，即刻成为人和大家庭中的一员。 现在加入更有好礼相送！ 上海人和科学仪器有限公司 上海市漕河泾新兴技术开发区虹漕路39号怡虹科技园区B座四楼（200233） 电话：021-6485 0099 传真：021-6485 7990 公司网址: www.renhe.net E-mail:info@renhesci.com 【上海人和科学仪器有限公司十数年一直致力于提升中国实验室生产力水平，从提供全球一流品质的实验室仪器、设备，到为客户度身定制系统的实验室整体解决方案，通过专业、细致和全面的技术支持服务实现&ldquo 为客户创造更多价值&rdquo 的承诺。主要代理品牌：DRAGONLAB、BROOKFIELD、GRABNER、EXAKT、ATAGO、ILMVAC、IKA、MIELE、MEMMERT、KOEHLER、YAMATO等。】

上世纪90年代，他主持美国能源部10亿美元的项目，研制高温超导线材两次刷新临界电流密度纪录 2007年，他创立美国新纳科技有限公司，建成居世界前列产能的纳米碳管生产线 2012年，他在中国成立鸿纳(东莞)新材料科技有限公司，建成具有世界级产能的少层石墨烯生产线̷̷他就是国家“千人计划”专家、美籍华人李琦博士。　　作为一名科研工作者，能够在一个前沿领域独占鳌头已是不易，而李琦从高温超导、纳米碳管到石墨烯领域，样样做成佼佼者。然而，天有不测风云，2016年12月21日，因主动脉血管突发破裂，他溘然离世，享年58岁。　　誓将实验室成果工业化　　“当初最吸引我的，是他的勤奋好学，以及他所拥有的自强不息、坚忍不拔的开创能力。”妻子方明女士回国整理李琦遗物期间，对科技日报记者回忆道。　　李琦和她是大学毕业后在北京相识、相恋和结婚。随后，他们相继赴丹麦哥本哈根大学求学，李琦以优异成绩获得物理学博士学位。　　方明记得李琦的弟弟曾讲，李琦自幼喜爱看书，动手能力很强，在家里常把半导体收音机拆了又装，一天到晚琢磨鼓弄电子玩意儿。尽管没有上过高中，他以初中的底子自学四个月就直接考上大学。当时他的物理成绩是全校最高分，只是语文差些，在所有入学新生里总分数较低，但大学毕业时，他总成绩列全校第一，也是唯一一个考上研究生的学生。　　细数李琦在国际权威学术期刊包括《自然》上发表的科技论文，竟达60余篇。然而，他对妻子说，此生最大誓愿，不是在学术刊物上发表论文，而要把实验室的成果工业化，并达世界第一量产，惠及大众。　　2015年，许多石墨烯企业还在烧钱摸石头过河。此时，李琦创立的鸿纳科技已与比亚迪合作，大批量提供石墨烯锂电池导电浆料产品，成为国内第一家赢利的企业，推开了中国石墨烯产业化的大门。　　志创世界级中国高科技公司　　那晚，李琦身感不适，被紧急送进医院等待第二天的手术，话别前来探望的亲朋之后，他心头仍放不下近期的技术研发项目，于是打出人生最后一个电话，同公司技术总监李召平讨论下周例会涉及的技术要点，时长约半小时。　　“考虑到李总的身体，就劝他别讲太长，这要在平时，他会跟我们讨论上一两个小时不止。”当时接电话的李召平向记者回忆道。　　李召平说：“作为一个企业家，李总不仅在一线指导公司技术创新，还亲力亲为做基础研究。给人印象深刻的首先是他的科学思维，他触类旁通，具有独特的技术敏感性，对新生事物能够快速吸收，他会留意谈话中的灵感一现，并想办法一步步实现 其次，针对客户需求开发产品，并做相关解决方案，为优化产品让客户使用方便，省去磨合环节，不怕增加工序 再有，经营企业具有前瞻性，超前布局未来5—10年的发展策略。”　　鸿纳科技行政总监关宝利告诉科技日报记者：“李总每天睡得很晚，经常抱着电脑看技术信息、专利或科技论文，琢磨如何能够进一步完善新产品。第二天一大早就去公司下车间看研发情况。国内创业近十年，他每年回美国与家人见面不足两周。他志在创立世界级的中国高科技公司，因此他视鸿纳科技如同自己的生命，一刻都未放下过。”　　敢为产业发展鞭策谏言　　李琦的突然离去，让石墨烯产业界很多人痛心疾首，他们不仅失去了一位学识渊博、乐观幽默的良师益友，还缺失了一位敢为产业发展谏言的鞭策者。　　李琦从做科研出身，到在美国运作高技术企业，深谙企业管理、质量管控及与市场的契合，他对企业发展有深刻的理解，超出一般科学家的见地，大量的实践让他对产业走向具有独到的洞察力。　　中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春博士在接受科技日报记者采访时指出：“李琦对产业的贡献，要远比对其企业的贡献多得多。他常对业内企业直言不讳，有时言辞犀利令人难以接受。然而，事后被他告诫的企业或大学教授都觉着他字字珠玉，避免了许多不必要的损失、少走了很多弯路。”　　李琦，一生为科研创新乐此不疲，把自己的率真、开拓、求索和坚毅毫无保留地奉献给石墨烯产业，人们将永远记住他——第一位叩开石墨烯产业大门的人。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2020版《中国药典》增加了0992固体密度测试法和0993堆密度和振实密度测定法，对应于美国药典USP699和USP616。关于固体密度，0992中定义了3种固体密度的表示方法，分别为真密度、颗粒密度以及堆密度。密度问题看似简单，但由于其体积的定义不同，虽然此前已经有不少关于这部分的解读文章，但依然在概念上含混不清，或者由于历史原因，对同一定义存在多种命名，容易造成混淆。本文以ISO标准、ASTM标准及相关国家标准为基础，对有关密度的定义及中英文名称进行系统地梳理，并介绍真密度分析的原理及其前沿表征技术。 br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 一、有关体积的定义和名称： /strong /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/bb0681d4-6775-417b-b228-447bd7aba0d4.jpg" title=" 药4.png" alt=" 药4.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1.& nbsp 堆体积或容积（Bulk volume）： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 颗粒在容器中堆积所占的体积，它包括颗粒体积，颗粒内体积和颗粒间的空隙体积（图1O）。其对应的密度叫做堆密度或堆积密度（Bulk density）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 堆密度中实际又包含了两个密度概念： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a)& nbsp 松装密度（Loose density）：在规定条件下颗粒材料自然填充的单位容积的质量，是颗粒自然堆积的堆密度。其测定过程中要排除对颗粒堆积过程的扰动，包括颗粒重量本身下落的影响。测量过程参见GB/T31057.1-2014和中国药典0993-1堆密度测定法。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " b)& nbsp 振实密度（Tap density 或 Tapped density）：在规定条件下粉体经振实后所测得的单位体积的质量。测量过程参见GB/T31057.2-2018和中国药典0993-2振实密度测定法。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在中国药典中，0993跟随了USP616的概念，将堆密度（Bulk density）等同于了松装密度（Loose density）。而在材料科学界，这是两个不同的概念，美国材料实验协会（ASTM）将其分别称作松装堆密度（Loose bulk density）和振实堆密度（Tapped bulk density），或堆积松装密度（Bulk loose density）和堆积振实密度（Bulk tapped density）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " ——参见ASTM D7481 - 18& nbsp 《Standard Test Methods for Determining Loose and Tapped Bulk Densities of Powders using a Graduated Cylinder》和ASTM C1770-13《Standard Test Method for Determination of Loose and Tapped Bulk Density of Plutonium Oxide》 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在中国粉体材料界的应用中，如果堆密度不特指的话，一般指的是振实密度。这一点特别需要引起注意，以避免混淆。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.& nbsp 颗粒体积（Particle volume）： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 颗粒体积（Particle& nbsp volume）也叫包封体积（Envelope& nbsp volume）、几何体积（Geometric volume）或表观体积（Apparent& nbsp volume），它是从堆体积中扣除颗粒间孔隙的体积，即颗粒骨架体积和颗粒内开孔体积之和（图1A）。其对应的密度分别是颗粒密度、包封密度、几何密度或表观密度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 事实上，有关表观体积（Apparent& nbsp volume）的定义还相当混乱，莫衷一是，有的将其等同于松装体积（GB/T31057.1-2014），有的则将其等同于骨架体积（图1右B）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3.& nbsp 骨架体积（Skeleton& nbsp volume）和真体积（True volume）： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a)& nbsp 开孔（open pore）：多孔固体中与外界连通的空腔和孔道称为开孔，包括交联孔、通孔和盲孔。这些孔道的表面积可以通过气体吸附法进行分析。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " b)& nbsp 闭孔(close pore)：除了可测定孔外，固体中可能还有一些孔，这些孔与外表面不相通，且流体不能渗入，因此不在气体吸附法或压汞法的测定范围内。不与外界连通的孔称为闭孔。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 开孔与闭孔大多为在多孔固体材料制备过程中形成的，有时也可在后处理过程中形成，如高温烧结可使开孔变为闭孔。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " c)& nbsp 骨架体积（Skeleton volume）：不含开孔的颗粒体积（图1B），即其体积包括可能存在的闭孔体积，但不包括开孔体积以及颗粒间隙的体积。其对应的密度就是骨架密度。0992中用气体置换法测的“真密度”实际就是骨架密度，参见ISO 12154-2014《骨架密度的测量 气体体积置换法》。相应的国家标准也将很快出台，由于未经烧结的粉体材料很难存在闭孔，以下我们还是按习惯称呼叫做“真密度”。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " d)& nbsp 真体积（True volume）：是颗粒骨架体积扣除闭孔体积后的体积（图1C）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 综上所述， /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 骨架体积 = 真体积 + 闭孔体积 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 颗粒体积 = 骨架体积 + 颗粒内开孔体积 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 堆体积（容积）= 颗粒体积 + 颗粒间孔隙或空隙体积 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 二、气体体积置换法测量真密度原理及其需要注意的事项 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 气体置换法也叫体积膨胀法。该技术实际用的就是阿基米德原理，不过排除的不是液体而是气体，即这种技术是以固体空间置换一定体积的气体为基础的。气体真密度分析仪具有与气体吸附法比表面分析仪一样的气路，有样品室和气体膨胀参比室（相当于歧管）。通过在等温条件下测量气体从一个气室膨胀到另一个气室，用一个压力传感器或表压传感器在样品室和参比室之间测量气体膨胀前后的压力变化，然后通过理想气体方程计算出样品的骨架体积，从而计算出样品的真密度值。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/e18ea259-91d0-455c-8cd6-d5e7cdfcd0c0.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 这种动态流动仪器的特点是：不需要测量绝对大气压值，不需要测量压力校正曲线；但需要将表压传感器调零，需要标准体积（标准球或标准块）测量参比室体积。仪器包括两种结构，见图2。二者的差别在于进气端是在样品室（结构1），还是在参比室（结构2）。结构2的工作序列与结构1正好相反，即先在参比池加压，然后气体膨胀进入样品池。这种设计的优势在于可以最大程度地减小在样品池中的死体积，从而提高少量样品的测量准确性（参见ISO 12154-2014和Multipycnometer，Quantachrome Instruments）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 与比表面测定一样，样品需要脱气。脱气一般在原位进行，可以连续流动脱气、脉冲增压脱气（也属于流动脱气）或真空脱气。在使用这种仪器测定时，需要注意以下事项： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1．因为仪器原理是理想气体方程，所以测定结果和稳定性与温度有关。因此，要求实验室内温度恒定，波动在2度以内。但是因为仪器内部会发热，所以最好真密度仪配有恒温装置。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2．氦气比氮气更接近理想气体，所以重复性精度高；但因为氦气分子太小，可以进入闭孔引起误差，所以含闭孔较多的材料应选用氮气。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3．与比表面分析仪一样，死体积的概念在这里同样重要。最好分析尽可能多的样品（达到仪器的物理极限），以最大限度地提高称重精度和减小死体积。即所装样品量至少是样品池的2/3，并尽可能接近标准球体积。比如135ml的样品池通常测量误差在60μl以上，若装50ml& nbsp 以下的样品，则测量误差较大，重现性也差。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 4．可以通过套筒尽可能多地消除“死体积”，用以减少样品室的内部体积（图3左）。但是，随着样品量的减少，其它因素的误差也随之放大。比如100ml时的误差为± 0.03%，而小于1ml时，误差则为± 3%了。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/67e2b2d0-781d-4a87-8556-7ae400e83540.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 对于体积密度较低的样品，样品池看起来很满，但固体可能只占样品池的百分之几！在这些情况下，必须使用与被测样品最相似的参比体积校准仪器（图3右）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 5．& nbsp 因为存在仪器稳定和样品脱气的问题，一般测定都要求至少设定测量5次以上。前面几次测量会存在误差，因为测量过程也是脱气过程。仪器会在设定的允许误差范围内（一般是0.01）停止测定并打印报告。报告给出的误差值，是最后三次结果的误差，不是所有运行测量的误差。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 综上所述，气体真密度分析仪原理经典，操作并不复杂。但是，要获得高精度的测量结果需要真空脱气，恒定仪器温度以及比较大的样品量，而获得10ml左右的样品量往往是非常难的，尤其对于原研药，1ml的样品量是非常珍贵的。如何解决微量样品与测量精度之间的关系？为此，我们利用在超低比表面测定中发展的新技术，继续开发了静态真空气体置换法的新技术，使对少于1ml的样品测定，体积测量误差小于5μl，彻底解决了这个难题。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 三、真密度测量新技术及其对仿制药应用的优势 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " iPyc30真密度测量新技术采用结构2的方式（图1），并引入真空体积法测比表面的关键技术，拥有2个分析室及2种测试模式，既能按常规动态气体体积置换实现快速测试，也能选择静态真空体积置换法实现精准测试（图2）。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/b1e95443-22f3-4a8d-8369-c1fbe3090f4b.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 该技术核心是，处于样品室中的样品不仅被真空脱气，提高了表面清洁效率，而且在静态真空条件下，基本排除了死体积的影响。此时，参比室就是定量投气的歧管，通过绝对压力传感器精确计量投入样品室的气体，直至达到平衡。因此如图3A情况的测定，不再成为问题。这意味着在20ml的样品池中测量1ml样品也无需更换样品池，具有极大的灵活性；如果同时采用图3B的套筒方式，将能进一步提高分析精度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 当样品量少时，测定结果对温度极其敏感。该系统采用先进的风热循环装置，进行全系统恒温，包括样品室、测控装置、气路和温度控制系统（图4）。从图4还可以发现，具有32位ADC电子电路系统的iPYC 30样品室真空度高达0.004KPa，即3.95 x 10 sup -5 /sup 大气压。如此高的真空度和压力及温度的计量精度，不仅能将复杂孔道中多孔材料的样品彻底脱气，而且能将体积的计量精度接近纳升（nl）级别。因此，对于体积＜10mL的样品，静态真空体积置换法重复性和平行性均能优于± 0.03%（表1）；对于体积＜1mL的样品，静态真空体积置换法也具有极其出色的重复性（表2）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 综上所述，静态真空体积置换法测量真密度的新技术可以测量微量样品，不需要更换小样品室，不需要增加样品量，不需要套筒填充死体积，不需要多次测量取平均值，这为微量的API的测定寻找到解决方案。iPYC30可以同时测量两个样品，使得原研药与仿制药可以在同一平行环境下进行测定比较，判断工艺的符合程度。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 表1 & nbsp 某样品的真密度重复性和双站平行性（重现性）测定 /strong /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/9cd58801-5ee1-4f25-88fd-81087860dc91.jpg" title=" 5.jpg" alt=" 5.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong br/ /strong /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " strong 表2 & nbsp 六个微量样品的真密度重复性测定（约0.2ml） /strong /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/54723390-cb15-462d-9be6-305ff94e1fc4.jpg" title=" 6.jpg" alt=" 6.jpg" / /p

随着科学仪器在各领域内的应用越来越广泛，顾客对于科学仪器不单要求功能全面，也越来越讲求仪器的便捷与灵活使用。 上海舜宇恒平科学仪器有限公司通过对客户的回访及对市场不断进行调研，掌握市场需求信息，不断对仪器功能进行升级。此次，研发人员通过对程序功能的重新设计，增加密度测量装置，在保持原来电子天平的准确度等级、计量性能和操作习惯不变的基础上，新增密度模式功能，使之功能更加完备，操作更加方便与灵活。其特点为： 一、 一机多用 1、 同时具有物体称量和密度测定功能 2、 可实现固体密度和液体密度的测定，密度直读，大大减少人工换算的繁琐性和人为误差 3、 可实现物体称量，计数、百分比称重，克、盎司、克拉等单位转换 二、 使用方便 1、 预设8种标准固体：蜡，铝，铁/钢，铜，银，铅，金，锇，可自由选择不同标准物测定物质密度 2、 预设8种标准液体：汽油，酒精，煤油，水（20° C），水（4° C），蜂蜜，溴（（0° C），水银，可自由选择不同标准物测定物质密度 3、 新增的密度装置外形美观，通用性强  （1）工作台采用流线形设计，外形美观、结构轻巧牢固，便于安装  （2） 铝合金C型架材质轻强度高，不锈钢秤盘防腐性好  （3）能在FA系列、JA系列及MP系列电子天平上统一使用 三、 操作简单 1、 向导式密度测量流程，便于用户操作 2、 便捷的终止处理，在密度测量的任意时刻，可直接重置当前操作，返回向导起始状态 电子密度天平适用于研究院、电子产业、橡胶行业、电线电缆制造业、食品业、化妆品行业、造纸业、机械加工业、粉末冶金业、汽车工业等行业及塑料颗粒、橡胶颗粒、塑胶复合材料、树脂、金属制品、石材、石墨材料、玻璃制品、各种合金、各种化学溶液等材料。用户可以根据自己常用的测量物质及对密度测量的要求选择适合的电子密度天平。 上海舜宇恒平科学仪器有限公司将不断进行技术创新，以优异的产品，过硬的质量，可靠的服务保证及富有竞争力的价格满足顾客的专业需求，提供卓越的实验室解决方案。 FA系列电子密度天平 JA系列电子密度天平 MP系列电子密度天平

【研究背景】三维（M3D）集成是指将功能多样的电子器件层按顺序堆叠在同一晶圆上，以提高晶体管密度和芯片功能，因其在高性能计算、传感器集成等领域的应用潜力而备受关注。与传统的通硅通孔（TSV）技术相比，M3D集成具有更高的互连密度和更低的延迟等优点。然而，现有的M3D集成技术多集中于硅材料，缺乏对非硅材料的广泛应用，尤其是在大面积集成方面。因此，如何实现基于非硅材料的M3D集成成为了一个重要的研究挑战。近日，来自，宾夕法尼亚州立大学的Saptarshi Das及其课题组的研究团队在二维材料的异质M3D集成方面取得了新进展。该团队设计并制备了一种基于石墨烯和二硫化钼（MoS₂ ）材料的M3D堆叠结构，实现了超过62,500 I/O/mm² 的互连密度。这一新型堆叠结构中，第二层集成了石墨烯基化学传感器，第一层则集成了MoS₂ 基记忆晶体管，每层均包含超过500个设备。这种设计大幅度缩小了传感器与计算元件之间的物理距离，降低至50纳米，从而有效减少了近传感器计算中的延迟。利用这一创新的M3D集成工艺，研究人员成功地在低于200°C的温度下制造出整个堆叠，确保了与标准后道（BEOL）工艺的兼容性。通过实现高密度的互连和功能多样的集成，该研究显著提高了器件性能，成功获得了优秀的电气特性。这些成果为非硅材料在M3D集成中的应用开辟了新的方向，为高性能电子器件的开发奠定了基础，具有广阔的应用前景。【表征解读】本文通过多种表征手段，深入研究了单层MoS₂ 和石墨烯基化学晶体管及其在3D集成电路中的应用。首先，采用场发射扫描电子显微镜（SEM）对2D MoS₂ 晶体管的形貌进行观察，揭示了其均匀性和结构特征。通过高分辨透射电子显微镜（TEM），作者进一步分析了MoS₂ 薄膜的微观结构，发现其层数及晶体质量均满足单层的标准。这些结果为后续的器件性能评估提供了坚实的基础。针对MoS₂ 薄膜的生长过程，本文采用原子力显微镜（AFM）表征了其表面形态、覆盖率和厚度，结果显示所制备的MoS₂ 层厚度均匀且稳定。通过拉曼光谱分析，作者对MoS₂ 和石墨烯材料的质量和结晶性进行了评估，发现其拉曼特征峰的强度比以及峰位与理论值相符，进一步证实了材料的优良特性。在电气特性测试方面，利用半自动化的探针站对所制备器件进行了电性能测量。结果表明，基于MoS₂ 的器件在光照条件下展现出优越的响应速度和灵敏度。这一发现不仅揭示了MoS₂ 在光电应用中的潜力，也为今后器件的优化设计提供了指导。在微观机理方面，本文通过扫描透射电子显微镜（STEM）和能谱（EDS）分析了3D集成结构中的元素分布，深入理解了材料的相互作用及其在电性能上的贡献。结合这些表征手段，作者进一步挖掘了MoS₂ 和石墨烯在异质集成中的协同效应，为实现高性能的3D集成电路奠定了理论基础。总之，经过以上多种表征技术的综合应用，本文深入分析了单层MoS₂ 和石墨烯基器件的特性，进而制备出新型的3D异质集成材料。该研究不仅推动了新材料的发展，也为下一代高效能电子设备的设计与应用提供了重要的技术支持。作者的工作展示了低温制备和高密度互连结构的优势，为未来的集成电路技术发展提供了新的方向。【图文速递】图1：二维材料的表征和M3D集成的制造过程流程。图2：单体和异构3D集成电路（ICs）。图3：一级的MoS2记忆晶体管的表征。图4：石墨烯化学晶体管的电气特性表征。图5：使用M3D集成电路的近传感器计算。【结论展望】本文的研究揭示了单层MoS₂ 与石墨烯在3D异质集成电路中的协同效应，为新型电子器件的设计提供了重要的科学价值。首先，低温制备技术的应用展示了材料在集成电路中的兼容性，降低了对基材的热影响，开辟了更广泛的材料选择范围。其次，通过高密度互连结构的设计，显著提高了传输效率和带宽，为解决当前3D封装技术面临的延迟和带宽瓶颈提供了有效的解决方案。此外，结合多种表征手段，深入理解了材料的微观机制及其在器件性能中的影响。这一系列发现不仅推动了石墨烯和MoS₂ 在柔性电子和光电器件中的应用，也为未来材料科学研究提供了新的视角。文献信息：Ghosh, S., Zheng, Y., Zhang, Z. et al. Monolithic and heterogeneous three-dimensional integration of two-dimensional materials with high-density vias. Nat Electron (2024). https://doi.org/10.1038/s41928-024-01251-8

太空环境由极端温度、真空、微流星体、太空碎片和太阳黑子活动引起的大变化组成。航天器和航天系统的设计和建造很大程度上依赖于这些参数。暴露在这些恶劣环境下的系统表面由于原子氧的存在而产生破损。因此，高强度和刚度的先进工程材料使20世纪的月球探索时代成为可能，人类探索火星和更远的目的地将需要新一代的材料。20多年来，在纳米尺度(一维小于100nm)合成和加工材料的独特性能吸引了各行各业的关注，这些特性包括大表面积、高纵横比、高各向异性、可定制的电导率和导热系数以及独特的光学特性等。这些特性可用于制备高强度、轻量化和多功能结构、新颖的传感器以及具有高度可靠的环境控制能力、能够屏蔽辐射的储能系统。可持续技术改进的交织性质使纳米材料成为航空航天应用的理想材料。纳米材料可以集成到复杂的航空几何结构中，减少制造技术中的废物产生。这也可用于轻量化和无需耗时维护的机身和结构的设计。石墨烯结构由单层厚度的六方晶格碳原子组成，具有高强度、高刚度、低密度、高电导率和导热率。石墨烯具有高的载流子传输速率，表现出比铜导体好的导电性，比硅半导体更好的材料。石墨烯基复合材料应用于航空航天工业，能有效地减轻重量，提高材料强度，从而减少排放，减少燃料消耗，最终实现更绿色和更清洁的环境。以石墨烯为基础的先进纳米材料在航空工业中，得到了广泛的认可和应用。本文主要从以下三方面进行综述: （1）简述石墨烯结构及其性能特征；（2）主要介绍石墨烯在空天推进和动力领域的热门应用方向，例如复合推进剂，热管理，电极材料，光帆材料等方面；（3）石墨烯未来在空天领域的应用前景和挑战。一、石墨烯结构及其特性石墨烯由单原子厚度的sp₂杂化碳原子同素异形体组成，呈二维(2D)平面蜂窝状晶格。也是构成石墨、碳纳米管、富勒烯等多种碳的同素异形体的基本单元。如图1所示，具有二维碳原子结构的石墨烯，可以通过堆叠形成三维的石墨，也可通过卷曲形成一维的碳纳米管，或者通过包裹形成零维的富勒烯。图1 （a）石墨烯及碳的同素异形体；（b）石墨烯的晶格结构，属于相邻两个碳格A和B的碳原子以圆点表示；（c）石墨烯的能带结构；（d）石墨烯起伏表面模型图。早在1940年，就有理论认为，二维的石墨烯处于非稳定热力学状态，无法在有限温度下自由存在。因此，一直仅是一个学术概念。直至2004年，曼彻斯特大学利用简单的机械剥离方法成功获得单层石墨烯，从而证实它可以稳定存在。石墨烯的蜂巢晶格结构由密集分布在六边形点阵上的碳原子构成，原子排列十分紧密。碳原子以sp₂电子轨道杂化，在平面内形成3个σ键，键角120°，键长约为0.142nm（图 1(b)），2pz轨道电子在垂直于平面方向形成大π键。石墨烯具有特殊的能带结构，由简单的紧束缚模型可以计算得出，它的导带（π*带）和价带（π带）在布里渊区的两个锥顶点K和K´交于一点，称为Dirac点，进而形成圆锥状的低谷。同时，通过观测发现，石墨烯并不是一个完美的平整的二维结构，而是在微观状态下表现出一定的起伏（图 1(e)），这也被认为是石墨烯能够在室温下自由稳定存在的原因。由于其优异的化学稳定性、高载流子迁移率、低密度和光学透明度等特性，在传感器、光子和电子器件等领域被认为是一种很有前景的材料。这一新型碳材料也从此开辟了一个崭新的研究方向，以其令人兴奋的独特性质，涉及的领域覆盖化学、力学、医学、电子智能及众多交叉学科，并由此创造了潜在的巨大经济价值与广阔的应用前景。二、石墨烯在空天推进领域热门应用方向航空航天应用历来是先进材料的驱动力，从太空飞行器的强化碳-碳热保护系统到先进的推进动力系统。只有工程纳米材料的应用才能满足需求，使得航空航天发展更进一步。（一）复合推进剂石墨烯的应用目前也已经扩展到复合推进剂领域，主要用于提高推进剂的热分解、导热以及力学性能。研究最多的就是复合固体推进剂含能组分的热分解，分解速率的提升对于提高推进剂的燃烧性能至关重要，而热分解又主要依赖于催化剂体系。传统上广泛使用的催化剂主要是一些过渡金属及其氧化物。它们的催化能力依赖暴露出来的金属活性位点的数量，然而其往往容易发生团聚，降低催化活性。为了克服这一问题，纳米碳材料已经被广泛作为催化剂载体，以抑制催化剂颗粒的团聚，提高其催化能力。以石墨烯为基底负载无机纳米颗粒的方法主要有非原位复合和原位复合。非原位复合是将预先制备好的纳米颗粒直接附着在石墨烯上，但是由于兼容性问题以及改性剂可能影响到与含能材料之间的相互作用，所以以原位复合方法制备复合推进剂的方法研究的较多。原位复合是通过在石墨烯表面上由各种前驱体制备出纳米颗粒的方法。根据制备手段不同原位复合可以分为还原法、电化学沉积法、水热法、溶胶-凝胶法。石墨烯原位复合纳米材料的制备方法中，电化学沉积法、溶胶/凝胶法由于工艺复杂或原料昂贵，不适合大规模生产。水热法相对于化学还原法的优势在于避免了还原剂的使用，还可以负载金属氧化物纳米颗粒，纳米颗粒分散度高，粒径小且对负载纳米颗粒的性状调控性更强。在实际应用中，根据负载的燃烧催化剂选择不同的方法制备。DEY等采用微波法制备了直径约20~30nm的Fe₂O₃粒子均匀分散在石墨烯片上的Fe₂O₃/Graphene复合粒子，作为AP的催化剂，并对其催化性能进行研究。研究发现，随着Fe₂O₃/Graphene含量的增加，催化作用也明显增强，同时指出Fe₂O₃/Graphene能够有效加快AP系推进剂的燃烧速率。复合固体推进剂的导热问题是导弹、火箭系统安全性与可靠性研究中的重要问题。一方面，由于推进剂不可避免地需要承受极端恶劣和复杂的温度环境，温度的变化很容易导致内部应力的产生；另一方面，导热系数对推进剂的点火和燃烧性能具有关键性的作用。以高分子粘结剂为基体的复合固体推进剂导热系数通常较低，这使得其在承受大幅度温度冲击时，热量无法快速传递，导致装药内部温度分布不均匀或呈梯度分布，进而产生严重的内部热应力，直接引起内部裂纹甚至结构破坏。石墨烯由于具有极高的导热系数和较轻的质量，目前已经广泛作为导热填料用于复合材料。这种具有二维结构的新型轻质碳材料实际上已经在含能材料导热性能的提升方面发挥了作用，如对于高聚物粘结炸药导热系数的提升。张建侃等总结了石墨烯应用于固体推进剂的研究进展的基础上，提出非氧化石墨烯由于导热系数高，适合经非共价改性后分散于推进剂基体中，增强基体的导热性能。此外，复合固体推进剂力学性能的不足将导致药柱无法承受冲击、振动、过载等复杂载荷的作用，进而产生裂纹，增大燃烧面积，引起发动机内压升高，甚至导致爆炸。为了提高复合推进剂的力学性能，在基体中添加纳米材料已经成为提高推进剂力学性能的重要手段。文献指出，石墨烯应用于复合推进剂，可以有效增强推进剂的力学性质。（二）热管理石墨烯纳米材料目前正被纳入各种航天热防护材料和热管理，以提高在各种气或热流动条件下热稳定性和机械完整性的极限。为特殊航天任务材料系统提供多功能的研究也在进行中。由于航空工业的发展，复合材料基体的耐热性和烧蚀性能提出了更高的要求。由于树脂具有良好的加工工艺等性能，被广泛用作耐烧蚀材料的主要基体。为了进一步改善烧蚀材料的性能，石墨烯由于其独特的结构，表现出优异的热稳定性能、力学性能、导电性能等特点，是制备先进复合材料的理想增强体。这些复合材料用于高超声速飞行器前缘的热保护系统、火箭喷管和固体火箭发动机的内部绝缘以及导弹发射设施结构。研究发现，氧化石墨烯/酚醛树脂/碳纤维复合材料的热稳定性和烧蚀性能得到了显著提高，这是因为GO在聚合物基体中的分散良好，GO与酚醛基体之间的界面相互作用强，以及热解后的层状碳结构。与其他样品相比，GO含量为1.25%的样品在烧蚀率、热扩散率和热稳定性方面表现最佳。该复合材料在不同温度下具有恒定的热扩散率，炭产率和烧蚀率分别提高了10%和51%。MA等为了提高碳纤维/ 酚醛复合材料的烧蚀性能，采用纳米填料对纤维增强体界面进行改性。首先，通过将低浓度的GO（0.1%）加入到碳/酚醛（CF/PR）中，结合实验和计算分析氧化石墨烯（GO）对提高复合材料抗烧蚀性能。氧化石墨烯填充复合材料在热阻方面的优势与氧化石墨烯的加入提高了PR的炭收率和纤维的石墨化。分子动力学模拟表明，即使浓度很小，基体内的氧化石墨烯也可以作为炭化PR石墨化晶体生长的核剂。在极端烧蚀温度下，纤维-基体界面处的氧化石墨烯可以与纤维结合。促进了石墨烯-纤维界面stone-throwing-wales缺陷(xy平面)和sp₂杂化(z方向)的形成，进一步提高了纤维的石墨化程度。文中还研究了两种纳米材料填充 CF/PR复合材料的界面、热性能和烧蚀性能。特别是，氧化石墨烯（GO）和石墨氮化碳（g-C3N4）被用于生产低负载（0.1%）的复合材料。通过氧乙炔火焰试验研究了复合材料的烧蚀性能。石墨烯填充和g-C3N4填充复合材料的抗烧蚀性能比原始复合材料分别提高了62.02%和22.36%，线性烧蚀速率的降低是导热系数、烧焦层和纤维石墨化程度共同作用的结果。氧化石墨烯填充复合材料的机理是氧化石墨烯可以显著提高纤维表面的石墨化程度，并进一步提高其抗高温烧蚀的耐热性。而在g-C3N4填充的复合材料中，较厚的纤维直径和烧蚀区炭化层可以分散可燃气体，提高抗氧化性能。此外，将石墨烯均匀地分散在丁苯橡胶基体中，显著提高了聚合物基纳米复合材料的抗烧蚀性能。多孔结构在烧蚀试验过程中形成，它增强了蒸腾和蒸发过程，降低了背面的温度升高。橡胶复合材料的极限拉伸强度和橡胶的肖氏硬度A得到有效提高，而断裂伸长率随着填料与基体比的增加而降低。与有机硅、天然橡胶和乙丙橡胶纳米复合材料相比，丁苯橡胶复合材料在暴露于超高温和剪切流后显示出很好特性。ARABY等制备了苯乙烯-丁二烯橡胶和石墨烯聚合物纳米复合材料。当纳米颗粒含量达到10.5%阈值时，产生导热和界面通道，此时导热系数最高。此外，如图2所示，辐射冷却正在成为一种越来越有吸引力的被动热管理方法，它利用周围环境中的光谱辐射特性。通过机械可重构石墨烯的选择性中间膨胀发射率控制，其中机械拉伸和释放会引起石墨烯的受控形态变化。利用太阳光谱吸收太阳辐射加热（从200nm~2.5μm，可见到近红外波长）并利用大气透射窗口（从8μm~14μm，中红外波长），通过将热量重新发射到外层空间来冷却表面。用于航空航天应用的系统和表面需要动态温度控制以获得最佳系统性能，同时满足个人舒适度和维护设备功能的热需求，并避免过热。能够在不同光谱范围内加热和冷却否定了使用具有相当均匀的高或低发射率值的传统材料，并且由于缺乏对发射率的动态调制，可调节温度的需要是刚性冷却表面无法实现的。同时，由于石墨烯良好的导热性，基于废热反射导热的石墨烯散热器在空间光伏聚光器上得到了应用，不仅降低了成本，在降低质量密度，比功率的提升方面都起到至关重要的作用。图2 （a）基于皱褶石墨烯的选择性发射；（b，c）褶皱节距的变化可利用太阳辐射和大气窗口来辐射冷却（10 μm）和加热（290nm）。（三）电极材料目前，小型化、自动化、以功能为中心的设备的快速发展，使星际任务和近地空间探索的实现更近一步。先进的纳米结构材料的引入促进了全球智能多样化的平台在电力、仪器和通信方面取得进步。然而，仍然缺乏高效可靠的推力系统，能够在长期部署期间支持小型卫星和立方体卫星的精确机动。此外，航空和空间系统需要可靠的电力生产、存储和传输，无论是短期还是长期活动。现有的能源系统正在被纳米材料创新所取代或补充。以石墨烯为基础的更好的工程纳米材料正在不断改进。MARKANDAN等使用氧化铝增韧氧化锆（ATZ）作为结构材料制造了一个微型推进器，氧化钇稳定氧化锆-石墨烯（YSZ-Gr）作为电极材料。YSZ-石墨烯不仅可以作为电解分解硝酸羟铵溶液的电极，还可以起到阻尼作用。这种微型推进器作为主推进系统具有潜在的应用，可用于卫星星座编队飞行中的快速轨道转移。离子推进器阴极（如图3（a）所示）的关键挑战在于减少或完全消除阴极的推进剂消耗，显著提高阴极的使用寿命，以及减少白炽部分的热损失。通过使用纳米多孔材料、纳米管和石墨烯，可以确保减少气体消耗。这个问题的最佳解决方案是通过使用高发射材料和表面结构完全消除通过阴极的气体通量。垂直排列的石墨烯薄片显著提高推进器效率的，作为无推进剂体系下的良好候选者而备受关注，如图3（b）所示。图3 （a）常用的热发射阴极示意图；（b)纳米多孔材料，垂直排列的石墨烯薄片直接生长在纳米多孔氧化铝上（比例尺：200nm）。（四）光帆材料基于石墨烯的轻型帆的推进系统因其灵活性和无需携带燃料这一特性而成为行星际和星际任务的候选技术。轻型航行也是唯一现存的空间推进技术，可以让我们在人类的一生中访问其他星系。为此举办的蜻蜓计划竞赛，就旨在评估激光驱动的光帆星际探测器发送到另一个恒星系统的可行性。这种大规模光操纵石墨烯光帆对实现星际探索和直接空间运输是具有深远意义的。如图4（a）所示，ZHANG等使用大块石墨烯泡沫在宏观尺度上观察到其直接光推进。这种三维石墨烯材料的新形态，使其不仅能够吸收不同波长的光，而且可以使用瓦级的激光，甚至阳光，按照一种新颖的光致电子喷射机制，直接推进到亚米尺度。如图4（b）所示，GAUDENZI与其合作伙伴制作了由铜网格支撑的石墨烯微膜二维帆叶，并在微重力环境下测试了光诱导位移。提出的材料设计消除了帆所需的光学和机械性能，从而大大降低了帆的总质量，并为利用石墨烯机械强度的高反射2D帆打开了大门。此外，PERAKIS等设计了石墨烯作为夹层的低密度和高反射率的三明治轻帆，达到指定加速度比目前最先进的镀铝的聚酯薄膜太阳帆材料性能更好。图4（a）石墨烯海绵在激光照射下向上推进和光致旋转示意图；（b）帆在激光照射下的垂直位移，显示了帆在微重力和真空中的不同位置(侧视图)：释放后(左)和在450nm、100mW的激光下加速350ms后（右） 。（五）其他领域由于太空环境由极端温度、真空、太空碎片和太阳黑子活动引起的大变化构成，那么先进的纳米复合材料被用于航空航天飞机结构和太空环境恶劣气候的涂层以及微电子系统的开发就变得非常的有意义。石墨烯霍尔效应传感器具有低热漂移，适用于航空航天应用的电力电子模块中的电流实时监测，可在高达500K的温度下工作。随着温度的升高，临界电子性质的变化，特别是载流子浓度和载流子迁移率的变化，这些参数是受实现传感器的石墨烯层狄拉克点Dirac点所独特影响的。利用门控优化石墨烯霍尔传感器可以实现低温度系数下的高灵敏度霍尔效应测量。此外，在其他星球上的生境开发受到多种标准的制约，其中之一就是空间碎片的撞击破坏。Kuzhir在纳米级厚度的铜催化剂膜和介质SiO₂基底之间通过催化化学气相沉积工艺合成Ka波段多层石墨烯薄膜，石墨烯薄膜的厚度由原子力显微镜直接表征，仅显示了样品上纳米级的小波动。所研究的薄膜厚度不超过5nm，且有一定的粗糙度。石墨烯只有千分之一的皮肤深度，吸收损耗造成的电磁屏蔽效率非常高，达到35%~43%的入射功率水平上。制造的石墨烯薄膜在室温下具有高度的导电性，在可见的范围内具有非常高的透明性，并具有非常好的热学和力学性能，可能成为制造纳米级厚度的电磁干扰防护涂层的有趣的技术材料。此外，特殊的三维导电链结构对轻质，柔性的导电纳米复合材料具有很强的吸引力，尤其是在降低材料的制造价格和良好的加工性能方面。聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料通过将石墨烯排列成仿珍珠层状序列三维结构，在石墨烯含量不足的情况下表现出更高的力学性能、各向异性电导率和优越的电磁辐射屏蔽效率。掺杂0.4%质量分数的导电颗粒电磁辐射屏蔽效率达到42dB，沿排列方向的电导率为32S/m。在2500 ℃下热处理气凝胶后，聚合物纳米复合材料的电磁辐射屏蔽效率和电导率分别变化为65dB和0.5S/m。在0.15%的超低浓度，热处理温度800℃条件下，其电磁辐射屏蔽效率可达25dB。表明各向异性石墨烯/PDMS层板在超低石墨烯含量下通过结构调控获得了更高的电磁屏蔽效率。环境控制和生命支持系统技术是纳米材料的沃土，长期的人类太空探索带来了最大的挑战。无论是在相对安全的低地球轨道内的短期任务，还是艰难的长期任务，如前往遥远的星球。可靠的空气、水和食物供应；废物管理系统；功能性的可居住空间都是必不可少的。包括在国际空间站上的低轨道运行，已经为生命支撑技术提供了一个有用的试验场，随着航天国家为前往火星等目的地的长期任务做准备，在低轨道运行中测试技术被认为是一项重要的指标。目前的生命支撑技术的可靠性和性能相对较差，需要采用高比表面积和导电纳米材料作为提高系统整体性能的途径之一。碳纳米管仲胺功能化以实现二氧化碳去除，这是生命支持技术不可或缺的功能，并解决当前系统的局限性，包括可再生性和高功耗。在最好的条件下，水的净化和回收是具有挑战性的，但微重力环境的增加和多年耐用性的必要性推动了基于纳米材料的水过滤系统的几个例子。富勒烯在水净化方面已显示出非常好的前景，美国宇航局赞助的使用碳纳米管的纳米级过滤技术已发展成为一种商业产品。尽管可扩展性仍然存在问题，但多孔石墨烯是一种积极研究的水过滤材料，吸引了大量的关注，如图5所示。图5 （a）纳米多孔石墨烯水脱盐示意图；（b）具有亲水键的纳米孔示意图。三、结束语本文首先对石墨烯的结构和理化性质进行了介绍，并简要阐述各性能在具体应用中的重要作用；然后，综述了石墨烯纳米材料在航空航天领域的各方面（复合固体推进剂、热管理和智能光帆等）前沿领域的应用现状。石墨烯及其复合材料的制备已得到较快发展。其中，石墨烯在复合固体推进剂中的应用目前主要集中在提高推进剂含能组分的热分解和燃烧性能方面，而在导热和力学性能方面的研究则相对较少，且制备方法单一，以简单的共混为主，缺乏针对性的设计和性能的控制。而且对石墨烯的性能增强机理缺乏深入的分析。在热管理方面，导热系数、产炭性能和纳米颗粒分散对聚合物纳米复合材料的烧蚀性能和绝缘性能都有影响。酚醛树脂仍然是这一应用中被广泛研究的聚合物，纳米陶瓷颗粒与碳基的复合纳米填料的结合似乎是下一个热管理趋势。此外，在太空电力推进领域，新型石墨烯基纳米材料和微电子机械系统支持的离子液体推进器解决方案，这是为微加工和纳米结构推进器阵列的实现提出了方案。另外，一种可能的低成本，高时效的纳米制造工艺，用于飞机储能和生命支持设备。与传统解决方案相比，这些纳米复合材料应用了纳米材料的整合，并与太空任务和探索计划相结合，可以节省成本和时间。石墨烯在很多领域的研究仍处于探索阶段，石墨烯材料在极端环境中的行为将扩大我们的基本理解和潜在应用，将促进人类在太空的探索。石墨烯基纳米材料未来的研究重点需要着眼于以下几个方向：（1）一种降低开发成本的潜在解决方案是创新材料-建模和模拟与实验测试和表征方法相结合，可以降低开发和鉴定成本。将有助于跨越纳米工程材料的性能转化为宏观尺度上的现实。（2）大规模构造石墨烯材料的集成方法，以保持在石墨烯纳米尺度上注意到的性能和批量实现。它们占地面积小，功耗低，耐辐射，非常适合太空应用。（3）将纳米石墨烯材料集成到最先进类型的电力推进装置中，利用纳米材料的独特特性，提高其效率和使用寿命。另外，进一步创造出一个自适应（自清洁表面，自愈合修复机制，自我愈合）推进器。