纳米材料实验中,经常会遇到一个非常现实的问题:
颗粒很小,普通静置沉降速度太慢。
石墨烯、纳米氧化物、纳米金属颗粒、纳米陶瓷粉体以及各种复合纳米材料,都可能需要通过离心完成浓缩、洗涤、分级和固液分离。
因此,高速离心机成为很多材料实验室常见的基础设备。
一、纳米颗粒为什么需要高离心力?
颗粒尺寸越小,在液体中越不容易快速沉降。
对于纳米级颗粒,如果只依靠重力,沉降过程可能非常缓慢。
高速离心机通过旋转提高颗粒所受到的加速度,从而加快沉降过程。
这也是为什么纳米材料实验通常更关注:
离心力RCF,而不是单纯转速RPM。
二、纳米材料常用离心参数范围
以下参数可以作为实验初始筛选条件:
实验目的 | 转速 | RCF参考范围 | 样品容量 | 时间 | 温度 |
去除大团聚颗粒 | 3000–5000 rpm | 1500–4000×g | 10–50 mL | 5–10 min | 20–25℃ |
普通纳米颗粒沉降 | 6000–8000 rpm | 4000–8000×g | 10–50 mL | 10–15 min | 15–25℃ |
细纳米颗粒分离 | 10000–12000 rpm | 8000–14000×g | 1.5–15 mL | 10–20 min | 10–25℃ |
高速纳米材料浓缩 | 12000–16000 rpm | 12000–19500×g | 1.5–10 mL | 15–30 min | 4–20℃ |
纳米材料离心实验最重要的不是追求最高转速,而是找到材料对应的最佳离心力。
实验室可以从 4000–8000×g 的中等条件开始,再逐步提高到 10000×g、15000×g甚至19500×g级。
湖南凯达生产的KH19A台式高速离心机,最高转速16600转,离心力24560xg,可以完全满足各种纳米材料的分离,在国、内外材料企业、科研院所都有KH19A台式高速离心机身影。
通过合理控制:
RPM + RCF + 时间 + 容量 + 温度
可以建立更加稳定的纳米材料分离工艺。