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自动分液系统在化学与材料科学材料性能测试中的应用研究


更新时间:2025/10/24 文章来源:今发布网 浏览:49 编辑:boqinglab 搜索看看


在化学与材料科学研究中,材料的力学性能、光学性能、电学性能及化学稳定性等关键指标的测试结果,直接决定材料的应用场景与研发方向。而样品前处理中的液体分配步骤(如试剂添加、样品稀释、反应体系配置等)是影响测试结果准确性的关键前置环节。

博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统作为一款集成高精度液体处理技术的智能化设备,可通过程序控制实现液体分配的精准化、自动化与标准化,为材料性能测试的样品前处理提供稳定可靠的技术支撑,推动化学与材料科学研究效率提升。

一、博清生物自动分液系统在材料性能测试中的典型应用案例

(一)纳米材料分散性测试中的应用

1、测试目的:验证不同浓度纳米颗粒(如TiO、石墨烯)在溶剂中的分散稳定性,分散性直接影响纳米材料的光学吸收、催化活性等性能。

2、传统痛点:手动配置不同浓度的纳米颗粒分散液时,稀释比例误差大,导致同一浓度梯度下的分散液实际浓度差异显著,分散性测试结果(如紫外-可见分光光度法测试吸光度)重复性差。

3、系统应用方案

以1mg/mL的纳米颗粒母液为原料,通过系统预设梯度稀释程序,精准配置0.01mg/mL、0.05mg/mL、0.1mg/mL、0.5mg/mL共4个浓度梯度的分散液,每个浓度设置3组平行样。

系统通过定量分液控制纳米颗粒母液与分散剂(如水、乙醇)的体积比例,误差控制在±0.5%以内,确保同一浓度梯度下3组平行样的实际浓度高度一致。

实验结果显示,采用该系统配置的分散液进行吸光度测试,平行样相对标准偏差(RSD)由传统手动操作的8.2%降至1.5%,显著提升分散性测试数据的可靠性。

(二)复合材料成分均匀性验证中的应用

1、测试目的:验证碳纤维增强环氧树脂复合材料中固化剂的分布均匀性,成分均匀性直接影响材料的力学强度(如拉伸强度、弯曲强度)。

2、传统痛点:手动添加固化剂时,环氧树脂基体与固化剂混合比例易出现局部偏差,导致复合材料成型后不同区域的固化程度不一致,力学性能测试结果波动大。

3、系统应用方案

针对 100mL 环氧树脂基体,按照固化剂与基体1:10的质量比,通过系统精准分液10mL固化剂(密度已知,转换为体积参数)。

系统采用多点位均匀分液模式,将固化剂分5次均匀添加至环氧树脂基体中,避免局部浓度过高。

复合材料成型后,通过万能材料试验机测试不同区域的拉伸强度,结果显示拉伸强度平均值波动范围由传统方法的±12MPa降至±3MPa,证明固化剂分布均匀性显著提升。

(三)薄膜材料制备与性能测试中的应用

1、测试目的:制备不同厚度的聚合物薄膜(如聚酰亚胺薄膜),并测试其介电性能,薄膜厚度均匀性是介电性能稳定的关键。

2、传统痛点:手动涂布前的聚合物溶液定量分配误差大,导致薄膜厚度不均(局部厚度偏差可达20%以上),介电常数测试结果重复性差。

3、系统应用方案

根据目标薄膜厚度(如5μm、10μm、20μm)计算所需聚合物溶液体积,通过系统精准分液至基片(如硅片、玻璃片)表面,每片基片上的溶液体积误差控制在±2%以内。

经旋涂、固化后,采用台阶仪测试薄膜厚度,结果显示同一批次薄膜厚度相对标准偏差(RSD)≤3%,远低于传统手动分液的15%。

介电性能测试中,不同厚度薄膜的介电常数测试结果与理论值偏差由8%降至2%,数据准确性显著提升。

二、讨论与展望

博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统通过精准化、自动化的液体分配能力,有效解决了材料性能测试样品前处理中的核心痛点,在提升实验效率、保障数据准确性与重复性方面表现突出。但在实际应用中仍存在一定局限,如面对超高粘度液体(如熔融态聚合物)时,分液速度与精度需进一步优化;针对特殊腐蚀性液体(如强酸、强碱),需配套专用耐腐蚀管路与针头。

未来,随着化学与材料科学研究向高通量、精细化方向发展,博清生物自动分液系统可进一步融合人工智能技术,实现基于材料性能测试需求的分液程序智能优化;同时可拓展与其他实验设备(如自动取样器、性能测试仪器)的联动,构建全流程自动化的材料研发平台,为新型功能材料的高效研发提供更全面的技术支撑。

博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统凭借其高精度、自动化、高兼容性的技术优势,在纳米材料分散性测试、复合材料成分均匀性验证、薄膜材料制备等典型材料性能测试场景中展现出显著应用价值。该系统不仅能够降低人为操作误差,提升实验数据的可靠性与重复性,还能大幅提高科研效率,满足高通量材料研发需求。随着技术的不断迭代与完善,其在化学与材料科学领域的应用场景将进一步拓展,为材料性能测试与新型材料研发提供重要技术保障。


▸文章来源:http://www.boqinglab.com


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