强文推荐 | 动态力学分析如何支持可持续聚合物开发

引言

动态力学分析 (DMA) 是一种测量材料在受到动态或循环力时的响应的技术。通常情况下，动态力学分析包括观察材料处于小幅振荡负荷下时的弹性和粘性反应，探测分子结构对扰动的响应。其他变量，如温度、时间和频率作为测试的一部分可以被改变，以表征材料在不同环境条件下的表现。 

动态力学分析方法是设计和开发材料（包括可持续聚合物）的关键部分。在这一应用中，动态力学分析用来测量重要的特性，如玻璃化转变和熔化温度，以及这类材料的固化和老化行为。 

这些特性对所有类型的聚合物的行为都至关重要。例如，结晶度影响材料的刚度，以及刚度如何随温度的变化而变化。了解玻璃化转变行为可以揭示聚合物共混物是否可混溶。在可持续聚合物开发中，这些都是至关重要的测试，可确保起始材料和最 终产品的一致性，并满足最 终使用的性能预期，特别是在与更传统的聚合物进行基准比较时。

DMA 测量应对可持续聚合物挑战

对于可持续聚合物，最 大的挑战之一是确定消费后回收材料与传统的原生树脂在物理特性上有何不同。动态力学分析可以通过筛选和了解此类材料的行为和特性来帮助应对这一挑战。反过来，这些结果可以预测使用回收材料对产品性能的任何不利影响，从而改进新的可再生或可生物降解聚合物候选材料的设计。 

动态力学分析通常涉及对样品施加某种类型的应力，然后使用某种类型的力传感器或位移测量来跟踪样品的变化。首先将样品夹在仪器中。然后，施加具有周期性的力，通常由某种类型的驱动电机来完成。

动态力学分析仪可以用来表征各种样品特性，包括玻璃转化温度和材料硬度。 

根据待测样品的类型来选择合适的动态力学分析仪。测量条件最 好能反映出样品在实际应用范围中可能经历的条件与参数。聚合物制造商使用DMA来确认他们的材料符合应用范围内的任何不同要求，以确保安全性和所需的性能。 

还需要考虑仪器上的夹具类型。一些夹具被优化用于固体，或者可以加热以在不同温度下进行测量。

TA 的动态力学分析仪

TA提供的一系列适用于不同测量手段和不同种类聚合物材料的仪器，包括DMA 850、Electroforce DMA 3200和3550。这些仪器的设计考虑到了易用性，并可直接集成到现有的工作流程和工艺中。每台仪器都得益于TA仪器的专 利技术，可以对样品进行定位和施力，这是史 无前例的。 

Electroforce DMA 3200拥有最 大500N的力，加速度可达80g，是最苛刻的动态力学分析测试的理想选择。Electroforce 3550型号在类似的大范围内非常适合许多机械疲劳和动态特性测试。DMA 850是各种动态力学分析测试的理想工具，采用空气轴承和光学编码器技术来获得最 精确的力灵敏度和位移分辨率。

引言

医疗设备的塑料到轮胎的橡胶，我们使用的材料必须满足越来越高的要求。产品制造商和消费者希望他们的材料外观漂亮，性能好，成本低，同时对环境友好。如需满足上述需求，就必须深入了解从分子水平到实际机械性能的材料特性。由于影响材料特性的因素有很多，因此需要精确的测量工具和方法来确保材料满足应用的高期望值。在开发和生产的各个阶段，评估材料特性的一个关键测量和分析方法是动态机械分析（DMA）。DMA，最基本的是测量材料的粘弹性能，通常以储能模量问损耗模量和损耗因子形式进行量化。DMA测量是通过在材料上施加力和变形，并与其他因素（如温度、时间和频率）的影响一起进行分析而获得。

实验示例

该图显示了 DMA 上三个 PET 样品进行拉伸时的对比:其中一个样品具有均匀的粘胶层且性能良好，一个样品具有不均匀的涂层且性能不佳，还有一个样品无涂层。因粘合剂产生的转化峰值以tanδ显示，在“良好”样品中为40°C左右，而“不佳”样品的峰值要小得多。了解良好样品和不佳样品的特性可以对涂层工艺和制成品进行质量控制。诸如此类的微妙变化需要极高的灵敏度和精确度来测量。

随着材料和产品开发的进展，科学家和工程师需要更大的样品和更高的力来实现更强的测试能力。这种需求可能来自许多领域，包括：

• 不能微型化的材料（如3D打印或复合材料） 

• 高硬度的样品，需要更大的力量来变形 

• 需要在线性黏弹性区域（LVR）之外变形的真实外部条件 

• 复杂几何形状 

通常情况下，通过更大的力测试所产生的数据直接用于设计和验证材料或产品的最 终使用状况。随着测试和测试样品开始接近真实条件，样品的大小和力量可以变得相对较大，施加的力可超过10,000N，动态位移为10mm或更大。 力DMA测试看起来与传统的DMA测试非常不同，因为它通常是为了了解特定的信息。这些测试可能只包括适用于最 终用途的测试变量，甚至不包括温度的影响! 例如，一些客户可能在室温下使用强 力DMA作为隔振器或其他成品部件的质量控制检查。

由于这些类型的DMA测试通常在开发周期的后期进行，因此通常与其他强度和疲劳测试一起进行。在材料和设计向最 终产品迭代的过程中，材料强度、疲劳寿命和DMA特性都必须一并考虑在内。

引言

冻干（也称为冷冻干燥）是从样品中去除水分的过程，通常用于样品的保存。冻干通常通过快速冷冻过程让样品中的水升华，进而降低样品的水含量。快速冷冻材料有助于避免因大冰晶的形成而对样品的细胞壁产生破坏。

冻干的常见应用包括材料的保存，特别是用于药物运输。如果以液体形式运输，非肠道药物可能会丧失稳定性或效力。因此在用于患者之前，需要使用冻干技术来制造更易于运输和复溶的药物产品。

此外，许多新型治 疗药物的溶解度差，应用常规药物交付方法时通常会损失药物的生物利用度。应用冻干技术可以制造可通过固态形式运输的无定形固体分散体。

虽然冻干是制药行业中常规使用的技术，但该技术具有高度的特异性，并且需要高度可控的生产方案。不适当的程序可导致冷冻不足、过载以及设备或样品损坏。生物样品尤其易于遭受由冷冻引起的损害，进而降低了药品的功效和效力。因此，详细的表征对于优化样品制备、冻干和产品交付至关重要。

如何量化冻干

研究人员需要在整个冻干过程中测量关键参数和材料性能，以优化其工艺和产品。应用热分析测量温度变化如何影响样品的材料性能。

玻璃化转变和DSC

玻璃化转变温度（Tg）是冻干样品从冷冻、易碎状态转变为更粘稠状态并出现流动性增加时的温度。3研究人员需要确定玻璃化转变温度，以优化冻干后样品复溶的过程。

差示扫描量热法（DSC）测量与材料的热转变（包括玻璃转变）相关的温度和热流。对于样品的结晶温度接近于玻璃化转变温度的复杂情况，温度调制式差示扫描量热法可帮助确定这些材料的性能。使用线性温度斜坡调节样品温度可以测量样品的热容量以及测试期间的总热流。

TA仪器提供唯 一的可用于热分析的调制动态扫描量热仪，包括可同时运行3个样品并可在更短的时间内提供更多数据的多样本 X3 DSC（Multi-Sample X3 DSC）。X3 DSC应用 TA仪器专利的Fusion Cell设计，可提供具有最 高水平性能的最 准确、最 可靠的热分析测量。

NANO DSC也可用于复溶后样品的分析，以查看产品的稳定性或功效是否发生了变化。NANO DSC可有效表征分子的稳定性、确定高亲和力配体结合以及反卷积多结构域结构。

干燥和TGA

冻干样品后，如何确认样品已完全干燥？热重分析仪(TGA)甚至可以可靠地检测出最 少量的残留水分。该分析可用于评估冻干工艺的质量，预测产品可能保持的稳定性，并确定冻干的最 佳参数。

卡尔费休滴定法（Karl Fischer titration）是最 广泛使用的检测残留水分的方法，并可在 TGA 仪器上运行；此外，TGA 还可用于测试与卡尔费休滴定法不兼容的化学品。TGA 还提供有关冻干样品在不同温度和压力下的表现数据。

TA仪器提供一系列的热重分析仪，可满足每个实验室的需求。TGA 55是一款坚固、可靠且具有成本效益的选项，配有专有的Tru-Mass天平，是竞争性型号中可进行最 准确测量的仪器。TGA 550通过附加功能和可选扩展功能提供了更高的性能和灵活性。TGA 5500提供了最 强的性能，与任何竞争性TGA相比，该仪器的漂移更小并可提供最 快的加热和冷却速率。对于任何实验室和冻干工艺，总有一款TGA可以满足您的需求并推进您的研究。

引言

什么是生物塑料？塑料制造商如何利用它们来改善其产品的环境影响？面对如此多的新兴绿色技术，生产商和消费者需要区分洗绿和真正的进步。此外，如果一项新的发展被认为对环境有利，那么塑料供应链的所有阶段，尤其是加工厂，就必须学习如何在不损害其工艺或产品的情况下采用新技术。 

术语”生物塑料”或”生物聚合物”实际上可以指两种类型的材料。生物基塑料是由可再生原料生产的，如甘蔗或玉米。生物降解塑料可以通过微生物或酶的分解过程完全分解，产生对环境无害的天然副产品，如气体（CO²、N²）、水、生物质和无机盐。生物降解也可以应用于某些类型的化石燃料塑料，如聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）和聚己内酯（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，因为它们可以具有与传统塑料相同的化学结构和特性。因此，它们通常被用于需要高耐久性和高强度的产品。用生物基塑料取代化石燃料塑料材料，可以减少我们对不可再生资源的消耗，并且从长远来看更具有可持续性。然而，生物基塑料有可能带来与传统化石燃料塑料一样的可持续处置挑战。另一个挑战是生命周期的可持续性分析，以及最 大限度地减少生物基成分耕作过程中的水和燃料使用。研究新型生物塑料的研究人员必须在保持高效生产和高质量产品的同时平衡这些可持续性要求。当新的生物基塑料配方被开发出来时，制造商需要进行严格的测试，以确保他们的最 终产品满足客户的性能和可加工性期望，并且成本与化石燃料来源的塑料相当。为此，必须对材料强度、耐久性、粘度、热稳定性、相变和其他质量等参数进行量化。

生物塑料的材料分析

在任何塑料原料中，材料分析对于优化加工条件和最 终使用性能至关重要。新的生物塑料配方需要更严格的测试，以确保其符合用户标准，同时最 大限度地实现可持续性。以下材料分析技术在塑料开发中已经很常见，但对于成功的生物塑料创新来说更为关键。热分析测量温度的变化如何影响材料的特性。热分析仪器通常测量热流、重量损失、尺寸变化或机械性能与温度的关系。表征热性能对于生物塑料材料的选择和优化至关重要，它可以回答以下问题。

• 这种材料在加热加工时（包括成型或挤压）会有什么表现？

• 如果在运输或使用过程中被加热或冷却，该塑料是否能保持其稳定性？

• 该材料将如何分解？我们能否优化可生物降解塑料的材料？

生物塑料最常见的热分析仪器是差示扫描量热仪（DSC），它测量热稳定性和相变， 以分析塑料在不同条件下的行为。生物塑料开发商使用热重分析仪（TGA）进行精确的成分测定，包括挥发性或溶剂含量和填料含量（残留物）。TGA还测量分解温度以及分解产物，这对设计可持续的生物降解塑料至关重要。机械分析包括各种技术来描述材料的机械性能或确定结构对力的反应。生物塑料制造商使用动态机械分析（DMA）来测量储能模量、损耗模量、tan、delta和玻璃化转变（Tg）；这些测量有助于预测塑料材料在设定温度下对力和变形的反应。

材料强度（用杨氏模量、屈服强度、极限强度、断裂伸长率、疲劳和耐久性来测量）对于预测最 终产品的行为至关重要，可以在机械测试负载框架上有效测量。

流变学是对材料的流动和变形的研究。流变仪测量生物塑料的粘度，这对优化加工性能至关重要，特别是通过挤压和吹塑。流变学还支持在开发新混合物时分析塑料的均匀性和耐久性。

这些材料测量有助于生物塑料生产的每一步，从评估特定原料的质量到测试最 终产品的特性。随着新的生物塑料配方的开发，制造商将需要系统化的方法来加入新的混合物，同时保持效率，满足客户的期望，并使可持续性最 大化。

引言

全固态电池是一种新的电池体系，采用固态电极和固体电解质取代传统的液体或聚合物凝胶电极和电解质。范德比尔特大学机械工程、材料科学以及化学和生物分子工程系的研究人员研究了全固态电池 (ASSBs) 中复合电极的油墨配方。 

全固态电池中的电极涂层

复合电极的量产依赖于集合电极固体材料、粘结料和溶剂的油墨的生产。油墨工程包括优化油墨的流变性、聚集行为和稳定性，以实现所需的涂层工艺，从而提高ASSB中复合电极的性能。由Shen、Dixit、Zaman、Hortance、Rogers和Hatzell组成的范德比尔特团队使用TA仪器的Discovery混合流变仪来评估溶剂和粘结料的不同组合。他们发现，松油醇溶剂和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)粘合剂（电池行业不太常见的组合）可以提高固-固界面润湿性和粘附性，同时改善动态表面张力和流变性能，从而改善电极和容量性能。流变学测量帮助他们确定这种理想的组合。流变学对于设计油墨制造过程和确定可行的工艺条件至关重要。来自蒙特利尔大学化学系的研究人员 Khakani、Verdier、Lepage、Rochefort、Prébé、Aymé-Perrot和Dollé、Hutchinson和Total SA采用一种不同的方法，设计一种无溶剂工艺来简化复合锂离子电池电极的制造，这种工艺更具环境可持续性和成本效益。他们的干法工艺使用聚合物加工助剂 (PPA),避免了基于溶剂的湿电极加工的传统问题。他们的干涂层需要具有足够黏度的均一混合物来均匀地涂覆电极。TA仪器的Discover混合流变仪(DHR)帮助研究人员优化他们的混合物，并确定应用该混合物所需的剪切力范围。他们得到的混合物具有理想的黏弹性，并在全电池测试中被证明是成功的，为更环保和低成本的电池制造铺平了道路。

固体聚合物电解质

尽管大多数商用电池使用液态有机电解质，但这些有机溶剂易燃，并不适用于所有应用。目前有研究人为固体聚合物电解质(SPEs)是一种更安全的替代品，其可燃性降低，机械性能提高，有助于抑 制枝晶的形成。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Brian Jing和Christopher Evans从具有动态共价交联的聚合物网络中开发了SPE，提高了电解质的安全性和性能，兼具可持续和可回收性。他们开发了聚环氧乙烷（PEO）网络，并研究了 LiTFSI 盐对其转变温度的影响。成功设计电池材料的其中一个关键点是了解材料在不同温度下的行为。这对基于PE的材料更为重要，因为其模量在加热过程中会大幅下降。Jing和Evans使用TA仪器的Discovery混合流变仪来确定他们基PEO的SPE 的模量随温度的变化。他们观察到，虽然材料在更高的温度下变得更软、更易流动，但所产生的材料的剪切模量却大于1MPa。这是一项重要成就，因为这些材料的高模量可能有助于在电池最 终使用温度较高的情况下抑 制枝晶形成，同时网络结构的化学属性保证了高导电性。使用硼酸酯形成动态共价交联也可以在 30 分钟内将电解质溶解在纯水中并回收原料单体。这些电解质在机械损伤后还表现出自修复性，同时保持95%以上的导电和机械性能，这进一步巩固了该行业为实现更好的电池可持续性而在可回收和可再加工材料方向发展所做出的努力。

流变学持续推动电池创新

正如这些研究实例所表明的，对锂离子电池的高需求正在全 球范围内挑战制造业的极限，使得在材料开发阶段思考工艺优化变得更加重要。随着创新以惊人的速度发展，世界各地的实验室都在努力开发性能和安全性适当平衡的电池。这些例子说明了流变学是科学家设计和高效生产更安全、性能更好的电池的关键技术。他们研究背后的驱动因素–更快的生产过程、更高的安全性、卓 越的终端使用性。我们不断改进电池生产和产品时，电池科学家可以自信地学习他人的突破，并采用他们的技术。

有奖问答

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TA仪器-锂电池系列知识问答（二）

2022年12月9日-12月13日期间

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引言

电芯是电池可采取的最小组装形式。锂离子电池的电芯有四种形式：圆柱形、棱柱形、袋形和硬 币形。前三种用于产品中，而硬 币形通常只用于研究目的。将电芯组合成更大的模块和电池组之前，电芯测试是优化电池设计和组件的重要步骤。电池研究科学家们需要确定电芯的效率以及循环使用过程中的衰减情况。差示扫描量热法 (DSC) 和热重分析 (TGA) 可用于研究电芯材料在不同条件下的分解和蒸发情况以及热稳定性。而等温微量热法 (IMC) 可用来分析电池的电芯整体，为寿命预测、电芯性能排序和热管理评估提供数据支持。

应用示例——工况条件下的电池全部电芯量热测试

电池中发生的电化学过程，无论是在负载还是充电条件下，都会引起与周围环境的热交换。电芯内部带电物质流动时所做的功会产生热量，并引起阳极和阴极的氧化还原反应和各种依附性的不良副反应，这些会限制电池的使用寿命。等温微量热法 (IMC) 是一种非特异性和非破坏性技术，用于测量物理化学过程中材料发生的最微弱的反应，通过在恒温下测量流入/流出样品的热流量来实现。在电池研究中，锂离子电芯的等温量热分析主要用于三个领域：第 一，从热管理的角度测试电芯的热输出。第二，以焓变为依据，了解活性材料的结构演化。第三，通过单独分析依附性副反应产生的热量对电芯性能进行排序。袋形、硬 币形电池、起搏器电池、手机电池和圆柱形电池的评估可在被动储存条件下进行，也可以与充放电循环装置串联后进行。

有奖问答

关于TA仪器在锂电池微量热方面的应用您了解多少？下面就来参与我们的有奖问答环节吧！

TA仪器-锂电池系列知识问答（三）

2022年12月16日-12月20日期间

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注：礼品将在活动结束后陆续送出本次活动的最 终解释权归TA仪器所有

实验室智能化管理是依托“实验室数字化解决方案”打造“高效、安全、精准、可持续”的现代实验室新范式。其核心是以物联网、人工智能、大数据、云计算等为底座，用一套可落地、可扩展、可演进的实验室数字化解决方案，把管理全流程搬上线、把资源配置算到最优、把安全防线前移、把数据资产管到全生命周期，最终实现“用数据说话、用算法决策、用平台运营”。具体可概括为以下几个方面：

一、流程数字化：全环节线上贯通，打破协同壁垒

以实验室数字化解决方案为核心载体，搭建一体化智能管理平台，将 “仪器管理、试剂管控、实验预约、数据归档、人员培训” 等核心业务流程全面迁移至线上，彻底打通信息孤岛，实现跨部门、跨团队的无缝协同。

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实验室数字化解决方案具备智能感知与分析能力，可精准捕捉资源使用规律与状态，联动实验计划与库存，通过动态调配实现资源利用效率最大化。

三、安全主动化：全闭环风险管控，从被动应对到主动预防

依托实验室数字化解决方案构建 “监测 — 预警 — 响应 — 复盘” 全链条安全管理体系，通过自动化实验室监控预警系统（IOT）对实验环境与设备等进行监测，基于数据智能识别异常趋势，并及时发出预警，防患于未然。将安全管控模式从 “事后处置” 升级为 “事前预防”，从根源上杜绝安全事故。

四、数据规范化：全生命周期管控，确保可溯可查

实验室数字化解决方案内置数据标准化管理模块，覆盖数据采集、存储、修改、归档全流程，保障数据的真实性、完整性与可追溯性，为科研诚信建设与成果转化奠定基础。

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作为深耕实验室数字化领域19年的专业服务商，青软青之基于行业特性推出的实验室数字化解决方案，可实现实验室全生命周期与实时动态管理，有效保护数据资产，助力用户完成从传统管理向智能化管理的跨越，构建合规、高效、可持续的一流数字化实验室。助力医疗检测、食品药品、综合质检、计量校准、纤维检测、环境检测等90%以上的检测行业用户建设面向未来的智能化实验室。

水泥的可持续和成本效益可一同实现

Cement can be sustainable and cost effective together

水泥是混凝土中的活性粘合剂，对现代生活至关重要。就全 球消耗而言，水泥仅次于水，它关系着我们道路、城市、水坝、海防和风电厂等基础设施的持久耐用程度。然而，水泥生产CO2排放量也占全 球的8%，如何降低碳排放，这也是改善环境的一个重要机会。

水泥生产脱碳是一个日益紧迫的环境目标，同时也为提高生产经济性提供了机会。低能耗和水泥再循环经济中的独特潜力可以极大地提高利润。全 球水泥和混凝土协会 (GCCA) 已经制定了到2050年实现混凝土碳中和的计划。通过实现突破性的效率、可靠性和工厂利用率，并采用新技术，我们可以加速这一进程。

碳中和的可持续解决方案

碳捕获与封存是减少水泥生产对环境影响长期计划中的关键要素。但通过循环经济中的运营变化，可以更容易取得短期和中期的胜利，并且潜在利润丰厚。通过以下成本节约的机会，预计将大幅减少CO2排放：

代替燃料，用旧轮胎等废料代替窑炉中的化石燃料

代替原料，如粉煤灰、高炉渣和飞灰等

熟料替代品或辅助性凝胶材料 (SCM)，如煅烧粘土、页岩残渣/页岩油和硅粉，以及粉煤灰和高炉渣

水泥制造商可以通过利用更便宜的替代燃料、原料和 SCM 来降低生产成本。然而，这些替代品的成功应用需要了解和控制它们对水泥生产过程的影响。市场领 导者通过响应式自动化控制装置测量等关键信息，并使用这些数据来推动高效的散装物料处理和混合。集成化、无缝通信和高度可靠是环保、高效的水泥生产的标志。

赛默飞为水泥行业提供的成熟解决方案包括在线元素分析和专用水泥控制软件。通过这两项解决方案，水泥制造商能够获取并利用宝贵的成分信息，在生产成本效益较高的低碳水泥方面进行有效竞争。（见下图1）

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《水泥的可持续生产成本效益控制策略》白皮书

实现从采石场到窑炉的实时元素分析

Real-time elemental analysis from quarry to kiln

量化、控制水泥化学成分，

以推进水泥成分的稳定控制

对水泥成分的稳定控制保障了水泥的关键性能特征，如强度。这种控制从采石场开始，一直延伸到窑炉，直至熟料混合。它依赖于对原料和混合物成分的及时和准确的过程控制。

瞬发γ中子活化分析(PGNAA)和脉冲快热中子活化(PFTNA)是一种适用于水泥元素实时分析的过程控制技术。这些技术统称为中子活化分析，通过捕获和分析中子轰击材料所释放的二次或瞬发γ射线来确定元素组成。单个元素产生“指纹”，从而快速准确的进行成分分析。

对于水泥制造商来说，中子活化分析是一项具有特别吸引力的技术：

直接测量目标关键化合物，包括Ca、Si、Al和Fe的氧化物以及其他重要元素，如MgO、Na2O、TiO2、K2O、SO3、Cr和Cl等；

可计算行业标准参数，例如石灰饱和系数（LSF）、饱和比、硅酸率和铝率等。见图2

中子活化分析的能力与实际需要相结合。PGNAA/PFTNA很容易在新系统或现有系统中以跨带式在线分析仪的形式实施，进行快速、高频的在线分析。无需采样，技术可靠，符合行业标准。

并非所有的中子活化

分析技术都是一样的

PGNAA/PFTNA在线分析仪主要在中子源类型/强度和探测器尺寸/质量方面有所不同。这些差异会影响整个皮带物料测量的一致性，并对数据质量、相关性和价值产生决定性影响。

多个和/或更强大的中子源提供更多的中子数

多个、较大和/或质量更好的探测器提高了γ捕获

关键点：中子源和探测器的规格和配置决定了分析仪性能，并直接影响最 终测量结果。

Thermo Scientific™ CB Omni Agile™跨带式分析仪是世 界 领 先的水泥生产中子活化分析解决方案之一。这种分析仪轻巧、紧凑且易于安装，具有很强的灵活性，可在以下方面完全定制：

探测器数量：可在1到4个高效碘化钠(NaI)探测器之间，根据速度、分辨率和稳定性进行选择。

中子源：锎同位素(用于PGNAA 的 CF-252)或电子中子发生器(用于 PFTNA)；也可以根据需要选择中子源。

配置：可根据现场环境进行优化调整。

中子源数量：可根据需要进行布置。

CB Omni Agile分析仪的灵活性使我们能够为所有水泥制造商提供符合需求的在线元素分析仪

获得实时分析回报

Get real-time analytics payback

采石场

有效管理库存，

延长采石场寿命

采石场的产量会随着时间的推移而变化。不同品味的原料被开采和耗尽，剥离物或废料累积增多，从而加速矿山枯竭。因此，稳定进厂矿石的可变性，搭配低品位矿石，不仅可降低整个水泥生产过程波动，且延长矿场寿命。

在线元素分析能够

精确控制库存LSF

通过实时元素分析，相对于离线X射线荧光 (XRF)测量来说，它能更好的降低进厂矿石 LSF的可变性（见图3）。LSF是石灰与Si、Al和Fe氧化物的比例，也是水泥的性能重要指标。

这种持续监控和控制预混合原料的能力意味着：

延长的采石场寿命

降低了库存间的波动，可取消预均化堆场；降低库存，提高了物资管理的成本效益。

窑炉

控制LSF，以经济高效的

方式生产低碳水泥

原料混合优化是调整窑炉进料以控制水泥化学成分的另一个机会。

硅铝质，铁质校正材料的搭配，对于稳定生产至关重要。在这一点上，可引入替代原料，如粉煤灰、高炉渣、催化剂细粉（化学废料），飞灰等减少了对昂贵的校正材料的依赖，同时提高了可持续性。

在线元素分析可精确

控制窑炉进料的 LSF

实施在线PGNAA可以严格控制生料磨机进料的LSF（见图4）。如图可见LSF可变性降低约50%。

能对窑炉进料LSF进行更严格的控制意味着：

更低、更稳定的窑炉能耗

节省原料

更长的窑砖寿命

更多的可代替物料掺入

更稳定的熟料质量

构建适合您的解决方案

Build the solution that works for you

我们提供构建有效手动和自动控制解决方案所必需的软件。这些利用实时数据固有价值的解决方案包括：

以相关形式呈现元素分析，并实现预混合或原料混合优化等水泥业务的SPC。

实现在线分析仪的在线校准

利用这些解决方案，您可以提高水泥生产效率，保证产品质量，达到可持续发展目标，并将成本降到最 低。

选择PREBOS或RAMOS

软件定制水泥厂控制方案

Thermo Scientific™预混合优化软件(PREBOS™)是一款库存管理专用软件。该软件与跨带式在线元素分析仪配合使用，以最 大限度地减少库存可变性。图7显示了PREBOS软件自动操纵四种不同材料的进料速率，以构建LSF为98的库存。

原料优化软件(RAMOS)是用于优化窑炉进料的类似软件。该软件与跨带式在线元素分析仪配合使用，控制窑炉进料的混合比例，保持成分一致。图8显示了RAMOS软件操纵四种不同材料的进料速率，以实时控制原料混合成分(上方趋势图)；基于每小时XRF数据的控制见下方趋势图。RAMOS执行更频繁的变更，但使LSF处于更精 准的控制之下(注意y轴的差异)，将LSF标准偏差从5.1降低到 1.8。

PREBOS和RAMOS软件在工厂连接方面非常灵活，且易于配置，能生成符合行业规范的图表和趋势图。两种软件都可以无缝集成到整个工厂控制系统中，以提供关键的控制功能。两种软件都可以：

自动控制多种原料的进料速率

优化混合质量

确定目标的优先级，以最 大限度地降低成本，同时满足QC要求。

Thermo Scientific™ AccuLINK™ 软件，

用于自动在线分析仪校准

对于水泥生产，离线XRF分析仍然是QC的基准。AccuLINK软件通过不断将在线数据与现场实验室的结果进行比较，使在线元素分析仪尽可能接近现场实验室基准。

它可生成用于数据比较的统计和图形信息，以通过自动校准保持在线系统的准确性。AccuLINK软件是一款强大的诊断工具，以最 少的手动输入确保了实验室的准确度，从而显著提高LSF的一致性（如图10）。

通过精确的自动化控制，您可以更轻松地提高水泥生产效率，保证产品质量，达到可持续发展目标，并将成本降到最 低。提高水泥生产作业的效率并加强其可持续性。

       材料研究的不断深入对微观尺度上的力学测量提出了越来越高的要求。安东帕Tosca系列原子力显微镜(AFM)不仅利用各种成像模式提供高分辨率的三维表面图像，而且还可以使用力曲线提供灵敏的力学测量。Tosca  AFM的力学测量具有定位jing准，针尖尺寸小（纳米级曲率半径），力学探测灵敏度高的特点，对材料微区的力学研究具有独到的优势。

       力曲线通过Z轴方向压电陶瓷的受控运动来 控制探针和测试样品间的作用力。在AFM的形貌成像模式中，探针在XYZ方向上移动以记录三维表面图像。而在AFM力曲线模式下，探针仅在Z方向上移动，由接近样品表面到从表面退针形成一个完整的测试周期，获得单点上力随探针Z向位置变化的关系。AFM 力曲线测量可以对测量的微区进行纳米级的jing准定位；垂直分辨率可达到亚纳米尺度；力学分辨率由探针悬臂的特性决定，可达皮牛范围。力曲线通过各种接触力学模型的计算，可以得到样品的定量力学性质，如杨氏模量和粘附力等。这里我们使用 Tosca 原子力显微镜对共混聚合物薄膜进行力曲线的测量，在由PMMA和SBS共混物组成的薄膜上对不同成分的微区分别进行力学性能的分析。

图1PMMA/SBS共混聚合物的AFM形貌像

       图1显示了共混聚合物的AFM形貌图，从形貌图中可以清晰地看到两种成分分布的区域。红色的十字标记表示力曲线测量的位置，这里分别在两种成分的区域进行定点力曲线测量。

图2 力曲线原始信号

图3力信号转化后的力曲线

        通常力曲线测量的原始信号是悬臂的偏转随距离的变化，如图2所示, 其包含靠近(蓝色)曲线和回撤(红色)曲线作为一个完整的周期。一旦悬臂与样品表面接触，悬臂偏转开始改变, 该偏转与探针所受的作用力相关。力曲线所测量直接得到的是悬臂的偏转，不能直接用于力的定量计算，需要确定探针和测试系统的部分参数后，如悬臂的弹性系数，系统探测灵敏度等，在软件里通过换算将电压单位转换为力的单位。在此基础上，获得定量的力值（见图3）。

图4 力-分离曲线

       为了进一步研究材料的力学性质，例如，计算杨氏模量，力曲线必须转化为力-分离曲线，该曲线反映力与探针-样品相对位置的关系，从而得到样品的针尖压入深度的信息。

       图4显示了力-分离曲线的靠近阶段部分。该曲线通常结合各种已知的接触力学模型 (如Herz、Sneddon等)，以提取杨氏模量的值。这里使用软件自带的Sneddon模型，得出图1中红色十字所表示的PMMA微区和SBS微区的杨氏模量分别为1.41 GPa和226 MPa。

（来源：安东帕(上海)商贸有限公司）