為促進國內熱分析領域研究人員間的互動交流,儀器信息網組織舉辦了第六屆「熱分析與聯用技術」網絡研討會,聚集13位熱分析領域的知名專家進行了為期1.5天的學術交流。會後,儀器信息網對參會專家進行了採訪,各位專家就未來熱分析技術發展趨勢分別發表了各自的看法。
中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心高級工程師 丁延偉
丁延偉,博士,中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心高級工程師。自2002年開始從事熱分析與吸附技術的分析測試、實驗方法研究等工作,中國化學會化學熱力學與熱分析專業委員會委員、中國分析測試協會青年學術委員會委員、全國高校分析測試研究會青年部秘書長。曾獲中國分析測試協會科學技術獎(CAIA獎)二等獎,主持修訂教育行業標準《熱分析方法通則》(JY/T 0589.1~4-2019),以主要作者發表SCI論文30餘篇,編著《熱分析基礎》(2020年3月,512千字,中國科學技術大學出版社)、《熱分析實驗方案設計與曲線解析概論》(2020年8月,387千字,化學工業出版社)。
丁延偉:
概括來說,在熱分析儀器方面,未來熱分析儀器的發展應在以下幾個方面有所突破:
1.提高儀器的準確度、靈敏度以及穩定性。
提高儀器的靈敏度和穩定性是多年來熱分析儀器研發人員的一直努力的目標,隨著電子技術和自動化技術的發展,這些性能指標還有提升的空間。
2.擴展儀器功能
例如:
(i)在不影響靈敏度的前提下拓寬溫度範圍;
(ii)可實現超快的加熱/降溫溫度調製、熱慣性能的快速等溫實驗;
(iii)配置自動進樣裝置來提高儀器的利用率;
(iv)開發適用於儀器的光照裝置、溫度控制裝置、高壓實驗裝置、真空實驗裝置、電磁物裝置等可用於特殊用途的實驗附件。
在研發時,應注重加強熱分析儀器標準化、全局化、微型化、智能化,實現高新技術的集成,加強儀器網絡化和測控軟體的研發。
3.加強並推廣與其他分析方法的聯用
目前熱分析儀可以實現與紅外光譜、質譜、氣相色譜、氣相色譜質譜聯用儀、拉曼光譜、顯微鏡、X-射線衍射儀等技術的聯用,由於聯用時連接部件的不完善以及成本和應用領域等多方面的限制,聯用技術自二十進紀五六十年代出現以來,直到近二十年才開始出現速建發展,這類方法,由於功能較常規儀器強大,有著十分遠大的發展前景。
4.拓展軟體功能
隨著計算機的硬體和軟體的飛速發展,實驗數據的記錄和分析顯得越來越方便。隨著熱分析技術在不同領域的應用的不斷深入,這些需求對熱分年的數據處理的要求是動力學方需求越來越小。
目前的動力學分析雖有商品軟體,但由於動力學方法本身的複雜性和快速的發展,一款成型的商品軟體很難滿足大多數要求,這就要求商品化的動力學軟體要能夠功能強大並且可以及時反映出動力學最新發展。
5.開發可以滿足特殊領域需求的新型熱分析儀
為了滿足一些特殊的測試需求,近年來新型的熱分析儀不斷出現,如Mettler Toledo公司推出的一種可以實現每分鐘幾百萬度加熱速率的差示掃描量熱儀,這些儀器有的已經實現商品化,有的僅限於實驗室使用,使用這些新型儀器完成的科研論文在一些學術期刊中經常可以見到。
6.在不影響儀器性能的前提下減小儀器的體積,節約成本、提升產品的競爭力。
7.不斷拓寬熱分析技術的應用領域
隨著科技的進步,人們生活質量的不斷提高,熱分析儀器的應用範圍得到了快速擴展,市場需求呈現出良好態勢。隨著科學研究的進一步發展,熱分析技術有望在這些新的領域中發揮其獨特的作用。
我們有充分理由相信,在全球熱分析工作者的共同努力下,熱分析技術將繼續保持現有的高速發展勢頭,其在各領域中將得到更加廣泛和更加深入的應用。
梅特勒-託利多中國區熱分析儀器部技術經理 韓婷
韓婷,梅特勒-託利多中國區熱分析儀器部技術經理。華東理工大學材料化學工程博士,研究方向為各類添加劑對多種工程塑料理化性能的影響。從事熱分析相關應用近十年,具有豐富的儀器使用和材料熱物性分析經驗,對於各新興行業熱分析的前沿應用有獨到見解。致力於推動和完善特色的聯用系統在各行業的解決方案,並取得一定的研究進展。
韓婷:
熱分析技術起源於130年前,近60年商業化的熱分析儀器問世並高速發展。1977年在國際熱分析協會會議上才有了統一定義。現在,計算機技術和智能化數據處理快速發展,熱分析測量技術也變得更加準確和便捷。當下,隨著人們對物質表徵的需求、對機理分析研究的深入,對分析儀器的依賴度和要求也越來越高,熱分析儀器逐漸往高精度、高靈敏度、多功能化、小型化的方向發展。在儀器的軟體操作性方面,逐漸在向全自動化、智能化和合規化發展。與此同時單一的技術已經不能滿足當下的全部需求,發展與完善熱分析技術與其他分析測試手段的多種聯用技術必是大勢所趨。熱分析與紅外、質譜、氣質、溼度、紫外、顯微鏡等儀器的聯用技術均已出現,未來諸如與拉曼、XRD等更多儀器的聯用方案也將隨著特定測試的需求陸續登場,同時多級聯用的方案也會越來越完善,各類表徵方式百家爭鳴,相得益彰。
中國科學院工程熱物理研究所研究員 夏紅德
夏紅德,博士,現工作於中國科學院工程熱物理研究所,目前主要研究質譜定量解析技術、反應過程機理的分析與研究,重點研究熱反應過程控制機理與工藝流程改進。在國際上首次提出了基於質譜工作原理的反應過程定量分析理論——等效特徵圖譜法(ECSA?),實現了複雜反應過程逸出氣體中不同組分質量流量的精準測量,為深度解析基元反應過程及其動力學特性提供了堅實的技術基礎。該技術已獲得日本、德國、美國等全球領先設備供應商的高度認可,目前獲得日本理學公司的支持,研發國際領先的質譜解析方法,與德國耐馳公司建立長期數據分析合作夥伴關係。相關測試分析技術已經廣泛成熟的應用於能源、藥物、環境、化工、材料、地質、半導體、文物等領域,推動國內諸多領域檢測標準的技術創新並促進其在國際上形成技術領先地位。
夏紅德:
熱分析技術的目標在於發現熱反應過程動態規律,而同步熱分析技術雖然提供了檢測手段,但是該技術僅給出反應過程在某一時刻的兩個參數,質量與能量的標量數值信息,從理論上講僅能分析兩個同時發生的過程,但是實際的樣品及其反應過程的複雜動態變化的,需要依靠氣體組分的產率(非濃度參數)標量信息,才可解析反應過程特徵。
為了適應解析複雜反應過程特徵的廣泛需求,未來熱分析技術的發展將側重以下幾點:
1.完善熱分析技術背後的基礎理論體系。儘管熱分析技術發展了幾十年,各類操作標準與規範在形式上內容豐富,數據分析以花樣翻新的數學手段為主,存在大量默認的邏輯誤區及失真假設,失去了真正的物理意義。未來將發展基於熱力學規律與質量守恆的科學基礎理論體系。
2.聯用檢測手段應建立反應過程的質量平衡體系。熱分析聯用技術形式較多,但GC、FTIR、GCMS等從原理上給出的是氣相組分濃度,無法建立反應過程質量平衡體系。質譜定量分析應基於科學原理,構建主動面對複雜未知反應過程的同時多組分檢測技術,避免傳統「黑箱」邏輯與線性假設造成的不良影響,而ECSA®定量分析方法將不僅改變熱分析研究體系,還將深入各類反應過程的機理分析。
3. 能量(DSC、DTA)的熱力學方程將引入物質變化項。反應過程的發生伴隨物質種類變化,未來DSC、DTA分析理論中將考慮物質質量、種類的變化項,理論基礎將更符合實際。
4.應用層面將以質量能量耦合分析解析複雜反應過程。對於複雜反應過程將原位檢測全組分質量變化,而非濃度、相對轉化率等相對參數,結合能量標量信息變化特性,利用質量、能量守恆等解析基元反應,並促進反應動力學的全新認識。
法國凱璞科技集團塞塔拉姆儀器技術總監 曾洪宇
曾洪宇,博士,擔任塞塔拉姆技儀器中國區技術和應用中心負責人,畢業於中科院矽酸鹽研究所,主攻材料專業,師從施劍林院士。曾博士曾派駐法國裡昂塞塔拉姆總部參與熱分析和量熱儀器的技術研發工作,從事熱分析研究工作近15年,是最早一批將塞塔拉姆理論與操作融會貫通的實踐者。作為塞塔拉姆中國區最資深的技術專家,曾博士對塞塔拉姆獨有的EYRAUD天平和卡爾維三維量熱技術具有獨到見解。曾博士在熱分析及量熱方面的建樹,已成為塞塔拉姆中國,以及亞太區域技術與應用的中流砥柱。
曾洪宇:
熱分析及微量熱是普適性的經典分析測試技術,是材料、化學、生物、安全等研究領域的有力工具。但廣泛的應用不代表不存在局限性,當前制約熱分析及微量熱進一步提升應用價值的因素暨熱分析及微量熱儀器未來的發展方向有如下幾點:
1.應用的普適性。首先是對樣品的普適性,即通過傳感器,樣品容器及儀器總體設計優化以適應各類型樣品;然後是測試條件的普適性,即在單一主機基礎適應各種氣氛/真空、溫度條件,擺脫束縛;最後是對對「操作者」普適性,即提升人機界面效能,簡化操作流程,提升售後支持服務效能,降低對使用者專業技能要求的門檻。
2.功能的拓展性。即走出傳統熱分析及微量熱的思維定式,提升與其他分析測試手段、儀器裝置等聯用的能力,從而獲得更加豐富的原位數據,更加全面解讀材料及相關物理化學變化的本質。
3.儀器的智能化。綜合以上兩點,儀器自動識別樣品,自主選擇條件,並進行初步數據分析及篩選,最終做到樣品放進去-測試報告/文章送出來,實現家用電器級別的使用體驗。這不單單是熱分析儀器製造商的夢想,也應該是是所有儀器供應商對產品的終極目標。當然達成這一目標的路還很漫長,需要業內外有識之士的共同努力。
蘇州大學分析測試中心高級實驗師 徐穎
徐穎,蘇州大學分析測試中心,負責熱分析儀器。主要從事各種材料的熱性能的研究,熟悉高分子、材料、藥物、有機、無機等各類樣品的熱分析表徵,論著1本(《熱分析實驗》,學苑出版社,2011年出版),發表論文20餘篇。
徐穎:
1. 儀器結構方面:
操作更方便,如觸屏式、遠程監控這些新的技術將越來越多得到應用;
配件使用趨向傻瓜式、用戶親和力更好(配件更換簡單插拔、組合);
觀察更直觀,通過光學鏡頭,數碼記錄或者石英窗口,直接觀察到測試過程中樣品外觀的變化。
2. 儀器軟體方面:
使用更親和,新手易操作(如內裝推薦對應實驗所用常用測試程序,自動校正模式等等)。熱分析儀器種類多,均可通過同一軟體多窗口控制,分析和測試整合於同一軟體。
3. 數學方法的應用。例如HIGHWAY高分辨技術、TTS(時間溫度等效推主曲線)技術均通過數學方法推演得到所期望的測試結果。如高分辨技術是指在常規升溫速率下記錄數據,然後通過數學方法(峰溫/曲線分離和阿倫尼烏斯一級動力學)來模擬不同升溫速率的測量結果,尤其適用於重合曲線(熱重或熱量信號)的分離,利用軟體提高了分析的靈敏度和解析度。TTS在DMA測試中用來推算樣品在極端(高或低)頻率下的力學性能。峰分離技術將部分重疊的兩個峰分別計算峰面積。
4. 聯用技術是指在程序控溫和氣氛下,對一個試樣採用兩種或多種熱分析技術,大致分同步聯用、串接聯用和間歇聯用。同步聯用最常見的是和差熱分析法聯用,例如熱重儀、靜態力分析儀、動態力學分析儀在樣品附近配備熱電偶傳感器,從而可以同時獲得DSC或DTA信號。此外在各種熱分析儀器中我們常常配備光學附件,例如DSC 或流變儀和紫外、紅外、熱臺、拉曼、顯微鏡、XRD粉末衍射等聯用,觀察反應或者變形過程的同時,樣品特徵光譜、外觀、特徵衍射峰是否發生變化。還有DTA、TMA、DMA和介電傳感器DEA聯用,以同步獲得材料電學特性。另外還有一種溼度控制配件,也屬於同步聯用,將熱分析儀器的測試環境加入溼度元素,來觀察不同溼度對所檢測物理量的影響。串接聯用、間歇聯用都屬於對逸出氣(反應氣體產物)的分析鑑定。一般是熱分析儀器和紅外、質譜或者氣相等方法聯用。有助於對反應氣體產物定性定量,並對反應機理加深理解。
5. 溫度掃描方式的創新,例如調製技術MDSC、MTGA是在傳統的線性控溫基礎上疊加一個正弦振蕩,由此可以將可逆、不可逆熱效應分離,提高了靈敏度、解析度。再如快速DSC,每分鐘幾百萬攝氏度的升溫速度可以觀察到常規測試下無法抓取的熱現象。
6. 微量熱儀的發展,樣品用量小,可實現無破壞檢測,可以多個樣品進行平行或者不同條件的測試,主要應用於生化、食品和含能材料的研究。能進行熱效應較弱的測試,靈敏度、精度遠高於常規DSC,也適用於觀察液體、氣體參與的反應。
華東理工大學副研究員 於惠梅
於惠梅,博士,華東理工大學材料科學與工程學院副研究員,中國化學會熱力學和熱分析專業委員會委員,上海市科技翻譯學會理事;報告人長期從事熱分析研究工作,開展了聯用技術以及脈衝熱分析方法研究,建立了熱分析-質譜聯用技術中逸出氣體的定量新方法,申請實用新型和國家發明專利共7項。2012~2013年赴美Pennsylvania State University,開展了溫室氣體CO2的捕獲和轉化利用研究工作。起草制定了多項國家標準方法、行業標準和上海市企業標準,完成了國家自然科學基金、國家科技支撐(攻關)計劃課題、中國科學院儀器研製等項目,在國內外核心期刊和會議上發表論文共40餘篇。
於惠梅:
熱分析技術是在程序溫控下,測量物質的物理性質與溫度或時間關係的一類技術。它可以用於研究材料的各種轉變,例如熔融、相變等過程,是一種十分重要的分析測試方法。隨著材料科學的發展,在這些單一熱分析的基礎上,出現了聯用技術。例如熱分析跟質譜分析和紅外光譜聯用,可以實現對逸出氣體產物的質荷比和有機物官能團的表徵分析,同時熱分析還實現了同色譜質譜聯用。這些聯用技術拓展了熱分析的表徵範圍,成為熱分析學科發展的重要方向。除了聯用技術,動力學也是熱分析學科的研究熱點之一。單一熱分析和聯用技術,以及熱分析動力學這三部分,未來將成為研究材料的熱分解過程、熱動力學、熱化學反應機制的重要研究手段,發展前景良好。
珀金埃爾默技術專家 劉文廣
劉文廣,珀金埃爾默公司材料表徵產品線技術支持,主要負責分子光譜,熱分析儀器及聯用分析設備的應用支持工作。
劉文廣:
EGA聯用技術涉及到熱分析、光譜學、 色譜學的內容,對檢測分析人員的綜合素質要求比較高,未來的儀器與軟體發展應該會進一步提高儀器操作和數據分析的自動化,完善各模塊的譜庫等基礎資料,減輕操作人員學習上手和日常使用的難度;另外使用GCMS對逸出氣體混合組分進行分離與鑑別是非常重要的,但是受限於色譜分離的效率,目前Offline模式的質譜分析要花費很多時間,隨著色譜技術的發展,比如珀金埃爾默公司的Fast GC技術,會大幅縮短氣相色譜分離分析的時間,顯著提高EGA分析的效率。
西安近代化學研究所副研究員 王曉紅
王曉紅,女,1976年8月生,中共黨員,1999年7月大學畢業入西安近代化學研究所工作至今,副研究員職稱。從事含能材料熱分析,動力學,構效關係及計量學研究,發表各類科技論文四十餘篇,2014年~2015年在加州大學聖克魯茲分校生物與化學系物理化學專業訪學。
王曉紅:
1. 多機聯用技術會進一步擴展和發展,原來的DSC-TG,發展到DSC-TG-MS, DSC-TG-FTIR, 進一步發展到DSC-TG-MS-FTIR,DSC-TG-GC-MS, DSC-TG-TPR-GC等。以後會有更多的聯用儀器加入其中。同時,聯用方式也會變得多樣化,有串接方式,並行方式,連續和間斷方式等。
2. 儀器工作溫度範圍也會變得更加寬泛,選擇餘地更大。溫度範圍不僅有室溫到600攝氏度低溫段,還有室溫到1650攝氏度高溫段,-150攝氏度到1650攝氏度範圍。
3. 未來的儀器一定需要自動測量技術成熟,減輕人力的壓力。儀器自動化進樣技術的發展和自動譜圖分析技術結合聯用新技術將是是未來的發展趨勢。
4.資料庫的進一步完善和應用必將變得普遍,譜圖分析技術會更加快捷便利。
江蘇省食品藥品監督檢驗研究院檢驗技術研究中心副主任 李忠紅
李忠紅,博士,江蘇省食品藥品監督檢驗研究院檢驗技術研究中心副主任,主任藥師。江蘇省分析測試協會熱分析專業委員會委員。從事藥品檢驗工作已有30年,一直未脫離實驗工作,具有豐富的藥品質量控制所用儀器的操作經驗。近年來主要致力於藥品質量標準提高以及新儀器、新方法在藥品質量控制中的應用工作。
李忠紅:
熱分析技術發展到今天,已經有了很長足的進步。從網上可以看到國內各大分析測試平臺以及各大高校的熱分析儀器有很多種,例如閃速差示掃描量熱儀(Flash DSC)、超高溫同步熱分析儀(帶自動進樣器)、熱膨脹儀、熱流法導熱係數測量儀、雷射閃射法導熱係數測量儀、閃射法導熱儀、動態熱機械分析儀、反應量熱儀、絕熱加速量熱儀等,以及熱分析法與其他各種儀器的聯用儀,例如熱重分析與質譜聯用(TG-MS)、熱重分析與氣相色譜聯用(TG-GC)、熱重分析與氣相色譜-質譜聯用(TG-GC-MS)、熱重分析與紅外光譜聯用(TG-IR),等等。另外,一些原位X-射線衍射儀也有溫度控制裝置,可以被認為是熱分析聯用技術的一種。
上面這些儀器,可以說完全能夠滿足新藥研究的需求。當然,如果從藥品質量控制的角度來看,熱分析儀要成為藥物分析實驗室日常用的儀器,我個人認為還需要向小型化發展。雖然從廣義來說,實驗室常用的熔點儀和現在一些企業用作中間體水分控制的快速水分測定儀(水分天平)也屬於熱分析儀器,但是我們作藥物研究的人提及的熱分析儀,主要還是指的熱重分析儀、差熱分析儀與差示掃描量熱儀。熱分析儀在藥物研發過程中的應用還是不少的,在藥品質量標準中被使用的也越來越多,目前來說,在我們藥品檢驗工作中採用熱分析法對藥物進行質量控制的應用主要有:原料藥熔點的測定(DSC儀)、化學對照品的純度測定(DSC儀)、藥物水分的測定(TG儀)等,然而具體應用的品種與項目還未被《中國藥典》所收錄。所以,一個分析方法要被國家藥品標準——《中國藥典》廣泛採用的話,需要儀器的普及,要將熱分析儀從大型儀器的角色轉化為小型儀器的形象,這樣才能被藥企普遍接納,大量採購。從另一方面來說,儀器的普及也可以促進藥品質量控制水平的提升,促進國家藥品標準的提升。
還有,我一直想了解一點,在熱分析領域國產儀器是否能達到與進口儀器同等的精度,是否可以在檢測領域佔領一定份額的中低端市場。實驗室的能力驗證是儀器比對的一種形式,很期待在藥品檢驗這個領域也有熱分析相關的能力驗證,這樣可以給國產儀器一個展示性能的機會。
總結一下,我認為未來熱分析技術的發展應該有兩個方向:一是研究型,繼續發展各種聯用技術,尤其是原位聯用技術,爭取在更少的實驗步驟中得到更多的信息;二是實用型,向儀器小型化、普及化方向發展。
北京市理化分析測試中心副研究員 李琴梅
李琴梅,北京市理化分析測試中心,博士,副研究員,2013年博士畢業於中國科學院化學研究所高分子化學與物理專業。主要從事新材料製備與性能研究以及測試方法開發等研究工作,包括生物醫用材料的製備及其應用研究、高分子材料以及複合材料檢測方法研究等。主持參與國家重點研發計劃1項,國家自然基金4項,省市級科研項目及財政專項13項,橫向課題近30項。科研成果發表學術論文32篇,其中SCI收錄8篇。
李琴梅:
經過多年發展,熱分析儀器在微型化、自動化、靈敏度方面得到了很大提高。近年來,隨著計算機技術和智能化數據處理技術的快速發展,熱分析儀器通過結合先進技術實現了快速、準確、便捷地測量,熱分析技術的應用領域也更加廣泛。
隨著熱分析儀從單一功能、低精度、使用溫度低逐漸發展到聯用技術、高精度、高靈敏、使用溫度達2800℃,熱分析儀器的功能越來越強大。與此同時,科學技術的進步與應用領域的發展對熱分析技術也提出了更高的要求。為了得到準確的分析結果,揭示熱過程的本質,單靠一種或兩種熱分析技術已不能滿足技術需求。熱分析聯用技術可以同時採用多種熱分析技術或熱分析與其它分析技術聯用,測量物質物理和化學性質隨溫度變化的關係,能得到更為豐富的信息。作為現代高新技術的集成,聯用技術的發展勢在必行。
德國耐馳儀器製造有限公司市場與應用總監 曾智強
曾智強,博士畢業於清華大學材料科學與工程學院,獲博士學位。此後赴新加坡南洋理工大學、英國 Surry 大學任研究員,從事陶瓷基複合薄膜方向的研發與應用研究,發表有二十多篇論文並獲得3項發明專利。2003年曾智強博士加入德國耐馳,擔任市場與應用總監,致力於拓展德國耐馳熱分析、熱物性測量系統的應用。
曾智強:
熱分析是一種宏觀的材料分析方法:通過施加「熱擾動」,觀測材料的「宏觀」物化性能,從而分析材料的成分/結構變化或者反應。傳統意義上的熱分析往往用來發現變化,然後一般需要通過其它手段才能對變化本身進行研究。例如,DSC能夠觀測到相變反應並且測量到相變溫度,但需要結合XRD等方法才能確認從某A物相轉變到某B物相。個人淺見,熱分析技術發展目標無外乎使得熱分析方法在材料研究工作中更深入、更有效、更簡便。
在硬體方面,熱分析技術的一個重要發展方向應該是「耦合」。也就是說將更多的方法結合在一起,同步測量,同時從多個角度觀測同一個樣品,將得到更綜合的信息,對材料的研究將更加透徹。同步熱分析(TG-DSC)、逸出氣分析(TG-FTIR\MS\GCMS)就是耦合,由此得到的數據,無論是豐富程度還是深入程度,遠優於單獨的熱分析數據。我期待將來會出現更豐富、更「奇葩」的耦合技術,例如將熱、聲、光、電技術的充分結合…… 必將打破傳統熱分析的壁壘,讓熱分析為更多人服務。
在軟體方面,發展的方向應該是如何更直接地解讀熱分析譜圖,並將熱分析圖譜更直接地應用於實踐。目前市場上已經出現了適用於熱分析譜圖的檢索軟體,這可以說是邁出了裡程碑的一步。但是路還很長,因為熱分析圖譜有其特殊性,而且非常容易受到測量條件的影響,所以提高識別可靠性、普適性是不小的挑戰。另外,尤其對於企業用戶,如何通過適當的算法,把熱分析譜圖直接轉化為工藝相關的數據,例如某成分的含量、用於QC的某個參數等等,這也是很有潛力以及挑戰性的課題。
江蘇科技大學高分子材料系副系主任 李照磊
李照磊,1984年1月生,理學博士,副教授。中國化學會會員,江蘇省熱分析專業委員會委員。2012年8月至2016年6月,南京大學化學化工學院攻讀博士學位,導師為胡文兵教授。目前擔任江蘇科技大學高分子材料系副系主任,入選鎮江市第二批「金山青年創新英才」。主要從事生物可降解高分子材料凝聚態結構轉變的熱分析研究。主持國家自然科學青年基金項目、江蘇省高校自然科學基金面上項目,以及多項校企合作橫向課題項目。在ACS Macro Letters、Electrochimica Acta、Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics、Polymer、Thermochimica Acta、Polymer Testing、Polymer International、Journal of Thermal Analysis and Calorimetry等刊物上發表學術論文30餘篇,獲授權專利10項。
李照磊:
差式掃描量熱技術是高分子物理尤其是高分子結晶學相關問題研究的重要實驗手段。隨著高分子結晶研究的進一步深入,差示掃描量熱儀的掃描速率正面臨越來越高的要求。首先,高分子熔體以不夠快的冷卻速率降溫時,人們很難實現對高分子在較低溫度區域成核行為的研究; 其次,常規儀器所能提供的降溫速率很難模擬高分子材料在諸如注射、吹拉膜和紡絲等實際加工過程中的結晶行為;第三,半結晶高分子摺疊鏈片晶處於亞穩狀態,常規升溫掃描過程中將不可避免地伴隨高分子片晶由亞穩態向更穩定狀態的轉變,從而使研究人員難以獲得最原始高分子樣品的相關信息。經過近三十年的發展,超高速掃描量熱技術逐漸成熟,並發展出了商業化的產品,已經能夠很好地解決前述高分子結晶研究中面臨的諸多問題。同時,超高速掃描量熱技術不僅使得對一些非常重要但是熱信號較為微弱的物理化學行為的研究變得可能,其微量樣品的特點也使其在納米材料領域具備了突出應用潛能。作為熱分析技術發展的重要分支,高速掃描量熱技術的發展與應用值得領域內研究人員重點關注。
國家輪胎質量監督檢驗中心副總工程師 蒼飛飛
蒼飛飛,副總工程師、技術負責人、高級工程師。目前就職於北京橡院橡膠輪胎檢測技術服務有限公司(國家輪胎質量監督檢驗中心)、北京橡膠工業研究設計院有限公司。
北京橡膠工業研究設計院試驗檢測中心從事橡膠檢測工作20年,主持或參加縱向及橫向項目30餘項;完成學術論文30餘篇,其中參加中國化工科學研究院第一屆科技論壇論文「輪胎中各部位多環芳烴含量檢測方法的研究」獲得鼓勵獎;參加國家制修訂工作11項,其中「橡膠製品化學分析方法研究與制定」作為主要起草人獲得中國石油和化學工業聯合會科學進步二等獎;參加國際標準修訂比對工作3項;「自主研發改造儀器項目」獲得中國化工集團,中國化工「五小」活動獲得二等獎;發明專利2項;實用新型專利3項。
蒼飛飛:
熱分析技術與橡膠行業性能測試息息相關,目前橡膠行業包括6個子行業:輪胎、橡膠板/橡膠管/橡膠帶、橡膠零件、再生橡膠、日常及醫用橡膠製品以及其他橡膠製品製造。熱分析技術在橡膠行業中應該廣泛,如熱重、差熱、動態粘彈譜等等,讓我們從數據上了解不同配方、不同橡膠性能的差異,但熱分析技術還需要根據橡膠的特點,設計不同的模具及參數,讓配方工程師更全面、更深入的了解橡膠的特性。聯用技術也是熱分析發展的一個方向,單純的熱分析只能從單一(如:數值變化)角度了解橡膠樣品的變化,沒有直觀的表徵變化的化合物類別或種類,聯用技術讓我們的想像有了理論依據,通過合理的利用聯用技術,可以使微量的樣品帶給我們巨大的資料,讓我們從中解讀更多的信息。希望熱分析技術能夠有更多的聯用技術誕生,為測試工程師提供更多的幫助。