重庆大学：纳米颗粒介电系统中的非线性声学响应和颗粒团聚的无损评估
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
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Nonlinear acoustic response in nanoparticle-dielectric systems and nondestructive assessment of particle agglomeration
Zhang S.; Cheng L.; Wang H.; Qiu Y.; Yang L.; Zhao X.
Published：2024-07-05
DOI：10.1016/j.colsurfa.2024.133969
研究背景
随着纳米技术的发展，纳米颗粒在材料科学中扮演着越来越重要的角色。然而，纳米颗粒的团聚现象降低了纳米复合材料的改性效果，这引发了如何有效评估材料中纳米颗粒分散性的问题。这一挑战促使了一项新的研究。
研究内容
这项研究提出了一种基于非线性超声（NLUS）的纳米颗粒分散性的非破坏性测试技术，旨在快速评估材料中纳米颗粒的整体分散情况。首先，建立了描述不同程度纳米颗粒团聚的界面不匹配模型，然后定量解决了纳米颗粒-介电体系统的非线性声响应，并结合NLUS测试验证了理论模型。实验结果表明，团聚界面是纳米介电体非线性响应的来源，微观产生的非线性效应可以等效累积到宏观领域，两者理论计算值之间的误差小于5%；NLUS技术消除了繁琐的颗粒计数步骤，其快速检测结果接近扫描电子显微镜成像中累积的250个颗粒粒径的统计收敛，误差在3%至13%之间。NLUS技术显著缩短了评估时间和成本，同时扩大了检测范围，具有速度快、视野广、非破坏性的综合优势。
研究意义
这项研究的创新之处在于提出了一种快速、有效的方法来评估纳米颗粒在材料中的分散情况，从而确保材料的改性效果。通过NLUS技术，不仅可以节约时间和成本，还可以扩大检测范围，为纳米材料研究和应用提供了重要的技术支持。
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