粉體通常是指由大量的固體顆粒及顆粒間的空隙所構(gòu)成的集合體。組成粉體的最小單位或個(gè)體稱為粉體顆粒。粉體的重要特性可以分為四類：（1）物理特性，（2）化學(xué)成分，（3）相成分，（4）表面特性。粉體的這些特性對(duì)坯體的顆粒堆積均勻性和燒結(jié)過程中的微觀結(jié)構(gòu)變化有很大的影響，下面就粉體特性的表征方法做簡要概述。

一、粉體粒度、粒度分布分析

1、粉體顆粒粒度定義

粉體一般由不同尺寸的顆粒組成，這些尺寸分布在某一范圍內(nèi)。對(duì)不規(guī)則形狀顆粒的尺寸定義有很多種，我們關(guān)注的一般是平均顆粒尺寸，根據(jù)定義不同有三種：線性平均粒徑、表面平均粒徑和體積平均粒徑。

顆粒形狀對(duì)流動(dòng)性和粉末堆積程度有一定影響，一般傾向于球形和等軸狀粉末的使用，因?yàn)樗鼈兡芴嵘腆w的堆積同質(zhì)性。

表1不同顆粒尺寸名稱及定義

2、粉體粒度及粒度分布表征方法

粉體粒度及粒度分布表征方法主要有：篩分法、顯微分析法、沉積法、激光法、電子傳感技術(shù)、X射線衍射法。目前最常用的粒度分析方法是采用激光粒度分析儀。

激光粒度分析儀

粉體粒度測(cè)試方法對(duì)比表： 

二、粉體形貌分析

表面形貌表征技術(shù)基于微觀粒子（原子、離子、中子、電子等）之間的反應(yīng)以及輻射現(xiàn)象（X射線衍射、紫外線輻射等）。這些相互作用會(huì)產(chǎn)生不同的射線，通過這些射線我們可以得到關(guān)于粉體樣品的許多信息。

粒子形貌包括形狀、表面缺陷、粗糙度等，因此，對(duì)初始粉體的正確理解是理解在后來過程中的觀測(cè)粉體形貌特征的關(guān)鍵。根據(jù)粒子束與粉體顆粒之間的相互作用，粉體表面形貌的表征主要采用以下三種方法：

（1）俄歇電子譜（AES）：缺點(diǎn)是粉體表面電荷聚集易導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。

（2）X射線光電子譜（XPS）：可以用于確定表面原子的氧化態(tài)。

（3）二次離子質(zhì)譜（SIMS）：適合定性元素分析，定量分析結(jié)果不可靠。

主要應(yīng)用儀器有：掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、掃描探針顯微鏡等。

掃描電子顯微鏡

三、粉體比表面積分析

比表面積是表征粉體中粒子粗細(xì)的一種量度，也是表示固體吸附能力的重要參數(shù)。可用于計(jì)算無孔粒子和高度分散粉末的平均粒徑。粉體的比表面積的表示方法是根據(jù)計(jì)算基準(zhǔn)不同可分為體積比表面積SV和重量比表面積SW。

1、粉體比表面積測(cè)試方法

比表面積測(cè)試方法主要分為吸附法、透氣法。其中吸附法比較常用且精度較高；透氣法是根據(jù)透氣速率不同來確定粉體比表面積大小，比表面測(cè)試范圍和精度很有限。

2、粉體比表面積測(cè)試儀應(yīng)用領(lǐng)域

比表面測(cè)試儀廣泛應(yīng)用于石墨、電池、稀土、陶瓷、氧化鋁、化工等行業(yè)及高校粉體材料的研發(fā)、生產(chǎn)、分析、監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)。

比表面積測(cè)試儀

四、粉體分散性分析

1、分散性能評(píng)價(jià)方法

評(píng)價(jià)超細(xì)粉體顆粒在液相中分散性能評(píng)價(jià)方法主要有：若超細(xì)粉體顆粒在液相中的沉降速度慢，則認(rèn)為粒子在該體系中的懸浮時(shí)間長，分散穩(wěn)定性好；若超細(xì)粉體顆粒在液相中的粒徑不隨時(shí)間的增加而增大，則認(rèn)為分散體系的穩(wěn)定性良好。

（1）沉降速度法

沉降速度法沉降速度是按照超細(xì)粉體在液體中分散穩(wěn)定性的第一層含義而設(shè)計(jì)的，即通過測(cè)量粉體在液相中的沉降速度，評(píng)價(jià)其分散性能的好壞。

沉降速度法優(yōu)點(diǎn)是：簡單易行，數(shù)據(jù)直觀明了。

缺點(diǎn)是：不能將其作為唯一標(biāo)準(zhǔn)，粒度分布范圍較寬的顆粒由于受力不均，導(dǎo)致沉降速度不等，小顆粒沉降速度慢，呈懸浮狀態(tài)，大顆粒沉降速度快，迅速分層下沉，分層液面沉降速度沒有代表性，此時(shí)的沉降速度只能作為評(píng)價(jià)分散性的參考數(shù)據(jù)，而不能作為唯一標(biāo)準(zhǔn)。

（2）堆積密度法  

堆積密度法是將粉體與液相混合均勻，形成懸浮液，靜置于具塞量筒中，經(jīng)過一定時(shí)間后粉末沉積于底部，與上部液相形成明顯的分層，此時(shí)沉積層的密度稱為堆積密度。其值越大，表明粉體在液相中分散越均勻，懸浮性越好。

堆積密度法優(yōu)點(diǎn)是：操作簡單，易于實(shí)施。

缺點(diǎn)是：應(yīng)用領(lǐng)域有限，對(duì)于不同的分散體系，其各自性能不同。

3、光濁度計(jì)

光濁度計(jì)是通過測(cè)量透光率表征粉體分散性能指標(biāo)，透光率越小，分散效果越好，反之，分散效果差。

光濁度法表征粉末分散性具有很大局限性：它不僅與懸浮物的含量有關(guān)， 而且還與水中雜質(zhì)的成分、顆粒大小、形狀及其表面的反射性能有關(guān)。

濁度計(jì)

4、Zeta電位

Zeta 電位是反映粒子膠態(tài)行為的一個(gè)重要參數(shù)。Zeta電位可以通過電泳儀或電位儀測(cè)出。在零Zeta電位點(diǎn)時(shí)，粒子表面不帶電荷，顆粒間的吸引力大于雙電層之間的排斥力，此時(shí)懸浮體的顆粒易發(fā)生凝聚或絮凝；當(dāng)粒子表面電荷密度較高時(shí)，粒子有較高的Zeta電位，粒子表面的高電荷密度使粒子間產(chǎn)生較大的靜電排斥力，懸浮體保持較高的分散穩(wěn)定性。

5、粒度分布

激光粒度儀測(cè)量粉體的粒度分布來表征分散性，是目前最為常用的方法。首先計(jì)算出了儀器測(cè)量范圍內(nèi)各種直徑粒子對(duì)應(yīng)的散射光能分布，通過適當(dāng)?shù)臄?shù)值計(jì)算，得到與之相應(yīng)的粒度分布。顆粒的平均粒徑越小，表明顆粒分散性越好，即沒有或只有少量軟團(tuán)聚。

五、粉體化學(xué)成分及相結(jié)構(gòu)分析

粉體化學(xué)成分分析一般借助于掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀等儀器。

掃描電子顯微鏡可以直接探測(cè)樣品表面成分，對(duì)微區(qū)的化學(xué)成分進(jìn)行分析。同時(shí)結(jié)合X 射線多晶衍射法所建立的物相分析，可彌補(bǔ)一般的化學(xué)分析、原子光譜分析都只能確定樣品中存在哪些元素，而不能確定這些元素組成了哪些物相的問題。

XRD衍射儀

對(duì)于顆粒和粉體特性的檢測(cè)，無論是測(cè)試方法和測(cè)試儀器都隨著技術(shù)的更新不斷更迭，如何認(rèn)識(shí)和使用好這些儀器，小編建議您去參加《2017第二屆全國粉體檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用交流會(huì)暨實(shí)戰(zhàn)培訓(xùn)班》，由業(yè)內(nèi)知名檢測(cè)設(shè)備廠家現(xiàn)場(chǎng)演示樣品的制備、儀器的實(shí)際操作與維護(hù)流程，并由專家協(xié)助評(píng)價(jià)粉體產(chǎn)品的檢測(cè)特性。

作者：李波濤