水凝胶网络结构研究-低场核磁技术

水凝胶网络结构研究-低场核磁技术

水凝胶是一类为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，水的吸收量与交联度密切相关。交联度越高，吸水量越低。水凝胶中的水含量可以低到百分之几，也可以高达99%。

水凝胶具有良好的生物相容性、低毒性和可生物降解性等特性，用途非常广泛。水凝胶溶胀过程与水的传输和凝胶网络结构有关，因此，溶胀性能是评价水凝胶的重要参数。

凝胶的溶胀性评价方法

目前关于溶胀行为的研究主要是通过测量溶胀水凝胶的重量或体积变化来计算溶胀率。然而，该方法需要从溶液中取出水凝胶并用滤纸擦拭以去除多余的表面水，擦拭过程容易影响测定的准确度和重复性，从而产生意想不到的误差。

水凝胶网络结构研究-低场核磁技术

低场核磁共振（LF-NMR）在研究基于水迁移率的聚合物网络的水传输和微观结构方面具有巨大潜力。与高分辨率核磁共振不同，低场核磁共振（LF-NMR）主要用于通过测量弛豫时间来阐明反映结构异质性和相互作用的分子迁移率。研究表明，低场核磁共振（LF-NMR）是一种快速、wu创、无损的测定水组分分布的方法。低场核磁可标准氢键与周围水分子之间的相互作用。

对于水凝胶，不同环境中的水，如凝胶内水或外水，可能表现出不同的弛豫性质。T2组分对应的幅度可以定量并计算膨胀率。此外，基于T2值与水凝胶网络网孔尺寸之间的比例关系，可以描绘溶胀过程中由于浓度效应引起的水凝胶网络网孔尺寸变化。因此，低场核磁共振（LF-NMR）可以作为研究水凝胶溶胀过程中水的动态传输和微观结构变化的有力工具。此外，低场核磁共振（LF-NMR）不需将水凝胶从溶胀体系中取出，即可直接原位测量水凝胶的T2分布。

低场核磁技术用于橡胶老化研究

橡胶老化现象

由于橡胶制品的使用越来越频繁，橡胶产品在多数人的印象中是性能优异且各方面使用体验都很好，许多老客户也慢慢感觉到橡胶制品老化的现象，橡胶制品为什么会出现老化现象。

橡胶产品为什么会出现老化？

橡胶树脂的粘合性比许多橡胶都要高，但橡胶同其它橡胶一样，也会发生老化现象，由于内部分子链断裂，使橡胶的性能发生了很大的变化。对于橡塑制品来说，橡胶产品危害蕞大的就是紫外线，紫外线会直接导致橡胶分子链的断裂，这是因为橡胶制品可吸收光能使橡胶内产生自由分子。

橡胶产品老化的原因主要有以下三点：

1. 经常有高温或高温环境。高温度会加速橡胶材料的氧化环境，从而导致老化。

2. 化学因素。归根结底，橡胶材料是一种化学物质，有些化学因素会加速其老化。

3. 臭氧。硅材料很怕臭氧，会使橡胶制品的性能迅速下降，老化得很快。

橡胶老化的试验方法：

橡胶老化是橡胶性能受损的主要原因之一。由于产品的配方和使用条件各异，老化历程快慢不一，所以，需要通过检测技术对橡胶样品进行测试，以评定橡胶老化的程度及其对性能的影响。低场核磁技术可用于橡胶老化检测。

低场核磁技术研究橡胶老化基本原理：

纽迈VTMR系列低场核磁共振分析仪

低场核磁共振技术是通过测定恒定磁场强度下样品中1H的弛豫时间,从而获得分子结构动态信息的方法。其基本原理是通过施加射频脉冲给予处于恒定磁场中的样品,使氢质子发生共振,质子所吸收的射频波能量以非辐射的方式释放后返回到基态,此过程被称为弛豫过程。弛豫又可分为横向弛豫和纵向弛豫,样品内部氢质子所处物理化学环境及存在状态决定了弛豫时间的长短。从物理机制上,核磁弛豫过程是自旋氢原子核与环境之间通过相互作用进行能量交换的过程。核磁共振是自旋不为零的原子在静磁场中被磁化后,与特定射频场产生共振吸收现象,吸收射频脉冲能量后自旋核与周围物质相互作用,释放能量,并恢复初始状态过程。

橡胶老化是交联体系发生变化的综合过程,核磁共振的弛豫机制对这种变化具有高敏感性,其主要表现为横向弛豫时间T2随反应时间延长的规律性变化。因此通过研究老化过程中橡胶样品的弛豫时间变化规律及其与老化性能的关系,就可以间接评估橡胶老化的特性。

水凝胶低场核磁分析氢键强弱

水凝胶是一类为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，水的吸收量与交联度密切相关。交联度越高，吸水量越低。水凝胶中的水含量可以低到百分之几，也可以高达99%。

水凝胶具有良好的生物相容性、低毒性和可生物降解性等特性，用途非常广泛。水凝胶溶胀过程与水的传输和凝胶网络结构有关，因此，溶胀性能是评价水凝胶的重要参数。

凝胶的溶胀性评价方法

目前关于溶胀行为的研究主要是通过测量溶胀水凝胶的重量或体积变化来计算溶胀率。然而，该方法需要从溶液中取出水凝胶并用滤纸擦拭以去除多余的表面水，擦拭过程容易影响测定的准确度和重复性，从而产生意想不到的误差。

水凝胶低场核磁分析氢键强弱

低场核磁共振（LF-NMR）在研究基于水迁移率的聚合物网络的水传输和微观结构方面具有巨大潜力。与高分辨率核磁共振不同，低场核磁共振（LF-NMR）主要用于通过测量弛豫时间来阐明反映结构异质性和相互作用的分子迁移率。研究表明，低场核磁共振（LF-NMR）是一种快速、wu创、无损的测定水组分分布的方法。低场核磁可标准氢键与周围水分子之间的相互作用。

对于水凝胶，不同环境中的水，如凝胶内水或外水，可能表现出不同的弛豫性质。T2组分对应的幅度可以定量并计算膨胀率。此外，基于T2值与水凝胶网络网孔尺寸之间的比例关系，可以描绘溶胀过程中由于浓度效应引起的水凝胶网络网孔尺寸变化。因此，低场核磁共振（LF-NMR）可以作为研究水凝胶溶胀过程中水的动态传输和微观结构变化的有力工具。此外，低场核磁共振（LF-NMR）不需将水凝胶从溶胀体系中取出，即可直接原位测量水凝胶的T2分布。

低场核磁技术研究水凝胶的保水性能

什么是水凝胶？

水凝胶（Hydrogel）是由亲水性聚合物链通过化学或物理交联而形成的三维网络。它可以充分吸水而不溶于水，自身显著溶胀的同时仍保持其原有的三维结构。水凝胶含有大量的水（可达90%），质地柔软，性状可变，物理性质与生物组织类似，具有优异的生物相容性，可负载不同材料，包容性非常强，同时其力学性质可调，是一类优秀的生物材料。

水凝胶的分类

水凝胶有多种分类方式。根据材料来源可分为天然水凝胶（如透明质酸、胶原蛋白、海藻酸钠等）和人工合成水凝胶（如聚丙烯酰胺、聚乙二醇等）。人体的许多组织（如肌肉、角膜、血管等）都可以归为天然水凝胶，这也就使得水凝胶在生物医学、人体组织方面有巨大的应用潜力。

水凝胶的应用

水凝胶生物相容性、生物可降解性、高吸水、保水的特性使其广泛适用于环境工程、柔性传感、电化学等许多领域，尤其是生物医学领域，包括组织工程、药物输送系统、伤口敷料、生物传感器、隐形眼镜、人工细胞等，有着广泛的应用。

水凝胶作为新型功能材料，具有高吸水保水性、生物相容性好、柔韧等特点，通过不同材料的选择以及改性、复合等手段赋予其特定性能如自愈合性、环境响应特性等。因此，关于水凝胶的研究数不胜数。同时水凝胶及其衍生物在各个领域应用越来越广泛，其研究价值绝不仅限于此，这也是其大火的原因。

水凝胶的保水性能

水凝胶因其优异的柔性、亲水性和生物相容性等特点在组织工程、伤口敷料、药物输送、柔性电子、智能器件、能源等领域应用广泛。然而，由于水凝胶中含有大量水分，水分不可避免地蒸发，而导致水凝胶在空气中逐渐脱水，造成水凝胶柔性、弹性等功能逐渐丧失，这已严重限制了水凝胶的实际应用。因此，提高水凝胶的保水性能对改善水凝胶的稳定性、延长水凝胶的使用寿命、扩展水凝胶的实际应用具有重要意义。

低场核磁技术研究水凝胶的保水性能

低场核磁共振（LF-NMR）在研究基于水迁移率的聚合物网络的水传输和微观结构方面具有巨大潜力。与高分辨率核磁共振不同，低场核磁共振（LF-NMR）主要用于通过测量弛豫时间来阐明反映结构异质性和相互作用的分子迁移率。研究表明，低场核磁共振（LF-NMR）是一种快速、无创、无损的测定水组分分布的方法。

对于水凝胶，不同环境中的水，如凝胶内水或外水，可能表现出不同的弛豫性质。T2组分对应的幅度可以定量并计算膨胀率。此外，基于T2值与水凝胶网络网孔尺寸之间的比例关系，可以描绘溶胀过程中由于浓度效应引起的水凝胶网络网孔尺寸变化。因此，低场核磁共振（LF-NMR）可以作为研究水凝胶溶胀过程中水的动态传输和微观结构变化的有力工具。此外，低场核磁共振（LF-NMR）不需将水凝胶从溶胀体系中取出，即可直接原位测量水凝胶的T2分布。低场核磁技术是研究水凝胶的保水性能非常适用的一种技术。

纽迈PQ001系列核磁共振分析仪

低场核磁技术用于硅橡胶相容性研究

相容性的定义：

相容性是指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。大量的实际研究结果表明，不同聚合物对之间相互容纳的能力，是有着很悬殊的差别的。某些聚合物对之间，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物对之间则只有有限的相容性；还有一些聚合物对之间几乎没有相容性。由此，可按相容的程度划分为完荃相容、部分相容和不相容。相应的聚合物对，可分别称为完荃相容体系、部分相容体系和不相容体系。

化工领域相容性

相容性好，是指添加剂(如溶剂、增塑剂等)能长期、稳定、均匀地存在于系统中。相容性不好，液态树脂会出现分层现象。塑料制品的析出物若为固体，称为“喷霜”，若为液体，称为“出汗”，均影响产品质量和外观。

聚合物的相容性

聚合物对之间的相容性，可以通过聚合物共混物的形态反映出来。完荃相容的聚合物共混体系，其共混物可形成均相体系。因而，形成均相体系的判据亦可作为聚合物对完荃相容的判据。

纽迈PQ001系列低场核磁共振分析仪

低场核磁技术用于硅橡胶相容性研究基本原理：

低场核磁法的主要检测对象是氢核(1H),由于聚合物中不同链段上的H所处的周围环境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差异。施加射频脉冲后,自旋系统在恢复热平衡状态的过程中表现出来的弛豫行为不同,通过弛豫时间的差异可以体系聚合物的分子动力学信息。而分子分子动力学信息直接与聚合物的交联密度、老化、填充剂相关。

在聚合物种，当两种聚合相互接触，聚合物链彼此相容的情况下，物理交换在T2弛豫过程的时间尺度上通常是缓慢的。由于物理吸附，聚合物链大部分固定化。分子流动性也受到很大限制。通过T2弛豫的变化能非常灵敏的检测到聚合物是否相容。

低场核磁技术用于增塑剂相容性研究

相容性的定义：

相容性是指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。大量的实际研究结果表明，不同聚合物对之间相互容纳的能力，是有着很悬殊的差别的。某些聚合物对之间，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物对之间则只有有限的相容性；还有一些聚合物对之间几乎没有相容性。由此，可按相容的程度划分为完荃相容、部分相容和不相容。相应的聚合物对，可分别称为完荃相容体系、部分相容体系和不相容体系。

化工领域相容性

相容性好，是指添加剂(如溶剂、增塑剂等)能长期、稳定、均匀地存在于系统中。相容性不好，液态树脂会出现分层现象。塑料制品的析出物若为固体，称为“喷霜”，若为液体，称为“出汗”，均影响产品质量和外观。

聚合物的相容性

聚合物对之间的相容性，可以通过聚合物共混物的形态反映出来。完荃相容的聚合物共混体系，其共混物可形成均相体系。因而，形成均相体系的判据亦可作为聚合物对完荃相容的判据。

纽迈PQ001系列低场核磁共振分析仪

低场核磁技术用于增塑剂相容性研究基本原理：

低场核磁法的主要检测对象是氢核(1H),由于聚合物中不同链段上的H所处的周围环境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差异。施加射频脉冲后,自旋系统在恢复热平衡状态的过程中表现出来的弛豫行为不同,通过弛豫时间的差异可以体系聚合物的分子动力学信息。而分子分子动力学信息直接与聚合物的交联密度、老化、填充剂相关。

在聚合物种，当两种聚合相互接触，聚合物链彼此相容的情况下，物理交换在T2弛豫过程的时间尺度上通常是缓慢的。由于物理吸附，聚合物链大部分固定化。分子流动性也受到很大限制。通过T2弛豫的变化能非常灵敏的检测到聚合物是否相容。

低场核磁技术用于聚氨酯相容性研究

相容性的定义：

相容性是指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。大量的实际研究结果表明，不同聚合物对之间相互容纳的能力，是有着很悬殊的差别的。某些聚合物对之间，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物对之间则只有有限的相容性；还有一些聚合物对之间几乎没有相容性。由此，可按相容的程度划分为完荃相容、部分相容和不相容。相应的聚合物对，可分别称为完荃相容体系、部分相容体系和不相容体系。

化工领域相容性

相容性好，是指添加剂(如溶剂、增塑剂等)能长期、稳定、均匀地存在于系统中。相容性不好，液态树脂会出现分层现象。塑料制品的析出物若为固体，称为“喷霜”，若为液体，称为“出汗”，均影响产品质量和外观。

聚合物的相容性

聚合物对之间的相容性，可以通过聚合物共混物的形态反映出来。完荃相容的聚合物共混体系，其共混物可形成均相体系。因而，形成均相体系的判据亦可作为聚合物对完荃相容的判据。

纽迈PQ001系列低场核磁共振分析仪

低场核磁技术用于聚氨酯相容性研究基本原理：

低场核磁法的主要检测对象是氢核(1H),由于聚合物中不同链段上的H所处的周围环境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差异。施加射频脉冲后,自旋系统在恢复热平衡状态的过程中表现出来的弛豫行为不同,通过弛豫时间的差异可以体系聚合物的分子动力学信息。而分子分子动力学信息直接与聚合物的交联密度、老化、填充剂相关。

在聚合物种，当两种聚合相互接触，聚合物链彼此相容的情况下，物理交换在T2弛豫过程的时间尺度上通常是缓慢的。由于物理吸附，聚合物链大部分固定化。分子流动性也受到很大限制。通过T2弛豫的变化能非常灵敏的检测到聚合物是否相容。

低场核磁技术用于涂料相容性研究

相容性的定义：

相容性是指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。大量的实际研究结果表明，不同聚合物对之间相互容纳的能力，是有着很悬殊的差别的。某些聚合物对之间，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物对之间则只有有限的相容性；还有一些聚合物对之间几乎没有相容性。由此，可按相容的程度划分为完荃相容、部分相容和不相容。相应的聚合物对，可分别称为完荃相容体系、部分相容体系和不相容体系。

化工领域相容性

相容性好，是指添加剂(如溶剂、增塑剂等)能长期、稳定、均匀地存在于系统中。相容性不好，液态树脂会出现分层现象。塑料制品的析出物若为固体，称为“喷霜”，若为液体，称为“出汗”，均影响产品质量和外观。

聚合物的相容性

聚合物对之间的相容性，可以通过聚合物共混物的形态反映出来。完荃相容的聚合物共混体系，其共混物可形成均相体系。因而，形成均相体系的判据亦可作为聚合物对完荃相容的判据。

纽迈PQ001系列低场核磁共振分析仪

低场核磁技术用于涂料相容性研究基本原理：

低场核磁法的主要检测对象是氢核(1H),由于聚合物中不同链段上的H所处的周围环境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差异。施加射频脉冲后,自旋系统在恢复热平衡状态的过程中表现出来的弛豫行为不同,通过弛豫时间的差异可以体系聚合物的分子动力学信息。而分子分子动力学信息直接与聚合物的交联密度、老化、填充剂相关。

在聚合物种，当两种聚合相互接触，聚合物链彼此相容的情况下，物理交换在T2弛豫过程的时间尺度上通常是缓慢的。由于物理吸附，聚合物链大部分固定化。分子流动性也受到很大限制。通过T2弛豫的变化能非常灵敏的检测到聚合物是否相容。

低场核磁技术用于橡胶抗老化研究

橡胶老化现象

由于橡胶制品的使用越来越频繁，橡胶产品在多数人的印象中是性能优异且各方面使用体验都很好，许多老客户也慢慢感觉到橡胶制品老化的现象，橡胶制品为什么会出现老化现象。

橡胶产品为什么会出现老化？

橡胶树脂的粘合性比许多橡胶都要高，但橡胶同其它橡胶一样，也会发生老化现象，由于内部分子链断裂，使橡胶的性能发生了很大的变化。对于橡塑制品来说，橡胶产品危害zui大的就是紫外线，紫外线会直接导致橡胶分子链的断裂，这是因为橡胶制品可吸收光能使橡胶内产生自由分子。

橡胶产品老化的原因主要有以下三点：

1. 经常有高温或高温环境。高温度会加速橡胶材料的氧化环境，从而导致老化。

2. 化学因素。归根结底，橡胶材料是一种化学物质，有些化学因素会加速其老化。

3. 臭氧。硅材料很怕臭氧，会使橡胶制品的性能迅速下降，老化得很快。

橡胶老化的试验方法：

橡胶老化是橡胶性能受损的主要原因之一。由于产品的配方和使用条件各异，老化历程快慢不一，所以，需要通过检测技术对橡胶样品进行测试，以评定橡胶老化的程度及其对性能的影响。低场核磁技术可用于橡胶老化检测。

低场核磁技术研究橡胶抗老化基本原理：

纽迈VTMR系列低场核磁共振分析仪

低场核磁共振技术是通过测定恒定磁场强度下样品中1H的弛豫时间,从而获得分子结构动态信息的方法。其基本原理是通过施加射频脉冲给予处于恒定磁场中的样品,使氢质子发生共振,质子所吸收的射频波能量以非辐射的方式释放后返回到基态,此过程被称为弛豫过程。弛豫又可分为横向弛豫和纵向弛豫,样品内部氢质子所处物理化学环境及存在状态决定了弛豫时间的长短。从物理机制上,核磁弛豫过程是自旋氢原子核与环境之间通过相互作用进行能量交换的过程。核磁共振是自旋不为零的原子在静磁场中被磁化后,与特定射频场产生共振吸收现象,吸收射频脉冲能量后自旋核与周围物质相互作用,释放能量,并恢复初始状态过程。

橡胶老化是交联体系发生变化的综合过程,核磁共振的弛豫机制对这种变化具有高敏感性,其主要表现为横向弛豫时间T2随反应时间延长的规律性变化。因此通过研究老化过程中橡胶样品的弛豫时间变化规律及其与老化性能的关系,就可以间接评估橡胶老化的特性。

低场核磁技术研究水凝胶的保水性

什么是水凝胶？

水凝胶（Hydrogel）是由亲水性聚合物链通过化学或物理交联而形成的三维网络。它可以充分吸水而不溶于水，自身显著溶胀的同时仍保持其原有的三维结构。水凝胶含有大量的水（可达90%），质地柔软，性状可变，物理性质与生物组织类似，具有优异的生物相容性，可负载不同材料，包容性及强，同时其力学性质可调，是一类优秀的生物材料。

水凝胶的分类

水凝胶有多种分类方式。根据材料来源可分为天然水凝胶（如透明质酸、胶原蛋白、海藻酸钠等）和人工合成水凝胶（如聚丙烯酰胺、聚乙二醇等）。人体的许多组织（如肌肉、角膜、血管等）都可以归为天然水凝胶，这也就使得水凝胶在生物医学、人体组织方面有巨大的应用潜力。

水凝胶的应用

水凝胶生物相容性、生物可降解性、高吸水、保水的特性使其广泛适用于环境工程、柔性传感、电化学等许多领域，尤其是生物医学领域，包括组织工程、药物输送系统、伤口敷料、生物传感器、隐形眼镜、人工细胞等，有着广泛的应用。

水凝胶作为新型功能材料，具有高吸水保水性、生物相容性好、柔韧等特点，通过不同材料的选择以及改性、复合等手段赋予其特定性能如自愈合性、环境响应特性等。因此，关于水凝胶的研究数不胜数。同时水凝胶及其衍生物在各个领域应用越来越广泛，其研究价值绝不仅限于此，这也是其大火的原因。

水凝胶的保水性

水凝胶因其优异的柔性、亲水性和生物相容性等特点在组织工程、伤口敷料、药物输送、柔性电子、智能器件、能源等领域应用广泛。然而，由于水凝胶中含有大量水分，水分不可避免地蒸发，而导致水凝胶在空气中逐渐脱水，造成水凝胶柔性、弹性等功能逐渐丧失，这已严重限制了水凝胶的实际应用。因此，提高水凝胶的保水性对改善水凝胶的稳定性、延长水凝胶的使用寿命、扩展水凝胶的实际应用具有重要意义。

低场核磁技术研究水凝胶的保水性

低场核磁共振（LF-NMR）在研究基于水迁移率的聚合物网络的水传输和微观结构方面具有巨大潜力。与高分辨率核磁共振不同，低场核磁共振（LF-NMR）主要用于通过测量弛豫时间来阐明反映结构异质性和相互作用的分子迁移率。研究表明，低场核磁共振（LF-NMR）是一种快速、无创、无损的测定水组分分布的方法。

对于水凝胶，不同环境中的水，如凝胶内水或外水，可能表现出不同的弛豫性质。T2组分对应的幅度可以定量并计算膨胀率。此外，基于T2值与水凝胶网络网孔尺寸之间的比例关系，可以描绘溶胀过程中由于浓度效应引起的水凝胶网络网孔尺寸变化。因此，低场核磁共振（LF-NMR）可以作为研究水凝胶溶胀过程中水的动态传输和微观结构变化的有力工具。此外，低场核磁共振（LF-NMR）不需将水凝胶从溶胀体系中取出，即可直接原位测量水凝胶的T2分布。低场核磁技术是研究水凝胶的保水性非常适用的一种技术。

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低场核磁反演技术

无论是低场核磁纵向弛豫还是低场核磁横向弛豫，对于决大多数样品来说，低场核磁弛豫信号都可以用多指数函数来表达。通常情况下，分别利用CPMG实验和IR实验来检测样品的横向弛豫过程和纵向弛豫过程，低场核磁弛豫信号的数学表达式如公式(1)和公式(2)所示：

其中fi表示样品中第i种成分的信号强度，总信号的大小是所有成分产生信号大小的总和，T2i和T1i表示样品中第i种成分的横向弛豫时间和纵向弛豫时间。

低场核磁反演技术：

弛豫信号反演的目标是通过上面的公式(1)、公式(2)来计算样品中的每个值(或者称为样品中质子分布的密度函数，也称为T1分布或T2分布)。下面采用矩阵的形式重新改写上述数学表达式：

Y=A * F

低场核磁反演技术实例：

以多组分T2反演为例，如下图，左边是回波串，右边是反演结果（T2分布）。下式表示每一个回波的等式系统。一般物质的T2分布是一个连续函数，但是为简化反演，计算使用一个多指数模型，并假定T2分布包含有m个独立的弛豫时间T2i，对应的幅值分量为fi。T2i的值是预先选定的（如0.5ms，1ms，2ms，4ms，8ms，16ms，32ms，64ms，128ms，256ms，512ms，…）。反演的过程主要是确定每个分布的孔隙度分量.

低场核磁反演技术（T2分布）

定组分反演和二维反演在原理上和多组分反演都是一致的，是一个设置模型不断寻优的过程。不同的方法间，模型函数和寻优方法会有稍许不同。

低场核磁反演方法研究

无论是低场核磁纵向弛豫还是低场核磁横向弛豫，对于决大多数样品来说，低场核磁弛豫信号都可以用多指数函数来表达。通常情况下，分别利用CPMG实验和IR实验来检测样品的横向弛豫过程和纵向弛豫过程，低场核磁弛豫信号的数学表达式如公式(1)和公式(2)所示：

其中fi表示样品中第i种成分的信号强度，总信号的大小是所有成分产生信号大小的总和，T2i和T1i表示样品中第i种成分的横向弛豫时间和纵向弛豫时间。

低场核磁反演方法研究：

弛豫信号反演的目标是通过上面的公式(1)公式(2)来计算样品中的每个值(或者称为样品中质子分布的密度函数，也称为T1分布或T2分布)。下面采用矩阵的形式重新改写上述数学表达式：

Y=A * F

低场核磁反演方法研究实例：

以多组分T2反演为例，如下图，左边是回波串，右边是反演结果（T2分布）。下式表示每一个回波的等式系统。一般物质的T2分布是一个连续函数，但是为简化反演，计算使用一个多指数模型，并假定T2分布包含有m个独立的弛豫时间T2i，对应的幅值分量为fi。T2i的值是预先选定的（如0.5ms，1ms，2ms，4ms，8ms，16ms，32ms，64ms，128ms，256ms，512ms，…）。反演的过程主要是确定每个分布的孔隙度分量.

低场核磁反演方法研究（T2分布）

定组分反演和二维反演在原理上和多组分反演都是一致的，是一个设置模型不断寻优的过程。不同的方法间，模型函数和寻优方法会有稍许不同。

粉体表面改性研究-低场核磁技术

超细粉体具有常规材料难以比拟的优异性能，在先进陶瓷、微电子、航天航空、生物制药、光学检测等领域获得了广泛的应用，但由于稳定性低、易发生团聚和难于分散，需要对超细粉体进行适当的表面处理以改善颗粒的表面特性和提高其分散性能，达到应用要求。

粉体表面改性方法

粉体表面改性方法是指改变非金属矿物粉体表面或界面的物理化学性质的方法，主要有表面物理涂覆、化学包覆、无机沉淀包覆或薄膜、机械力化学、化学插层等。目前工业上粉体表面改性常用的方法主要有表面化学包覆改性法、沉淀反应改性法、机械化学改性法和复合法。

粉体表面改性研究进展

目前，粉体表面改性技术成为热点研发方向之一。目前取得的进展主要是纳米金属或氧化物、氢氧化物、碳酸盐表面改性的复合矿物粉体材料，如金属/空心微珠复合粉体、金属氧化物/硅灰石复合粉体、纳米TiO2/多孔矿物复合粉体、金属氧化物/重晶石复合粉体、金属氧化物/云母复合粉体等。

在实际生产过程中，正确评价表面改性效果，对及时调整改性剂、工艺与设备参数等至关重要。低场核磁共振技术可用于粉体表面改性研究，特别是悬浮体系的表面特性研究。

低场核磁技术用于粉体表面改性研究的基本原理：

对于润湿的颗粒体系，颗粒表面会附着一层液相分子，这些液相分子因无机相表面的吸附作用而运动受限。但未与颗粒相接触的液相分子运动是自由的，液相分子的驰豫时间（relaxation time）与它所处的运动状态密切相关，自由状态的液相分子的核磁驰豫时间要比束缚状态的液相分子的驰豫时间长得多，颗粒分散性更好的体系吸附溶剂量相对更多，弛豫时间也就更短。因此，可以利用低场核磁共振技术来测量悬浮液体系的驰豫时间，并计算颗粒的湿润比表面积（可利用的吸附表面积），进而用来研究颗粒的团聚状态、分散性稳定性、亲和性以及润湿性等问题。

高分子材料的表面改性研究-低场核磁技术

高分子材料介绍

高分子材料也称为聚合物材料，它是一类以高分子化合物为基体，再配以其他添加剂所构成的材料。高分子材料分类方法有很多，最贴近我们生活的是按应用分类，可以分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。其中，橡胶、塑料是大家最熟悉的材料。橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。

高分子材料特性

很多高分子材料分子结构中存在极易老化的基团，那么通过材料的分子结构设计或改性，以不易老化的基团替代易老化的基团，往往可以起到良好的效果。或者是在高分子分子链上通过接枝或共聚的方法引入具有抗老化作用的功能基团或结构，赋予材料本身以优异的抗老化功能，也是研究工作者们常采用的方法，但成本较高，暂且不能实现大规模的生产和应用。

高分子材料的表面改性常用方法有：

接枝：就是在高分子的主链上接上各种侧链，高分子就由线型变成支链型了。

嵌段：在高分子的主链中插入其它链段。比如在聚氨酯链中插入聚乳酸链段，材料就从不能降解变得可以降解了。

交联：就是让原先是线型或支链型的高分子变成网状，耐热性、强度都会提高。

高分子材料研究低场核磁技术原理

高分子聚合物内的溶剂部分流动性强,衰减最慢;非交联段具有一定的分子运动特性,衰减相对较慢;而交联段所受束缚程度大,分子运动特性小,衰减较快。相比传统的SE或CPMG序列采集的不同,采用MSE-CPMG新序列采集时,通过施加组合脉冲使得核磁共振信号在死时间范围内来回反转从而尽量维持原始的核磁共振信号强度,以此实现更加短的弛豫信息采集,交联度的测试准确性进一步提高。