2020-03-26
1月(yue)23日(ri)武漢宣(xuan)布封城，至今已(yi)經(jing)過(guo)去(qu)了將近2個月(yue)。從媒體報道來(lai)看，國內疫情在一天(tian)(tian)天(tian)(tian)的(de)(de)好轉，但(dan)是對于那些需要(yao)(yao)外出(chu)的(de)(de)朋友(you)們來(lai)說(shuo)，還(huan)是不要(yao)(yao)放松警惕，準備(bei)好防護工具——口(kou)(kou)罩(zhao)！！！關于口(kou)(kou)罩(zhao)，現(xian)在大家面臨的(de)(de)大的(de)(de)問(wen)題可能已(yi)經(jing)不是選擇什(shen)么(me)樣的(de)(de)口(kou)(kou)罩(zhao)了，而是我(wo)還(huan)剩下什(shen)么(me)口(kou)(kou)罩(zhao)！
今天我們(men)(men)(men)公眾號的內容(rong)也是與口罩相關(guan)，雖然我們(men)(men)(men)不制造口罩，但是我們(men)(men)(men)提供(gong)可以用(yong)來(lai)研究口罩的設備(bei)。讓(rang)我們(men)(men)(men)先(xian)來(lai)簡單的認識一下醫用(yong)口罩，再(zai)來(lai)看(kan)看(kan)我們(men)(men)(men)的XRM可以對口罩這類纖維復(fu)合材料有什么樣的幫(bang)助。
醫用(yong)口(kou)罩實物圖(tu)片和SEM獲取的橫截面圖(tu)片分別展示(shi)了口(kou)罩的宏觀(guan)結構和微(wei)觀(guan)結構，不難看出(chu)，不同層因其(qi)功能不同，選(xuan)用(yong)的材料也有很大(da)的差異。中間層主要用(yong)來(lai)過濾病菌，厚度約為156μｍ，纖維(wei)更(geng)細小，堆(dui)疊更(geng)密實。
▲1.常見醫療口罩的構成（圖片(pian)來自(zi)新華網）
2.口罩橫截面SEM圖片
3.熔噴布(bu)微觀結構圖
中間層通常是聚丙烯熔噴無紡布，纖維直徑分布在0.5~10μｍ，以1~4μｍ為主。纖細的纖維，在三維空間中交織成網狀結構，在保證空氣流通順暢的情況下，提供盡可能大的表面積，通過各種不同作用機理來過濾病菌，顆粒。這種網狀結構的特征，尤其是三維空間的結構特征是影響其過濾能力的重要因素之一，比如纖維材料的孔隙率，結構分離程度，結構厚度分布，纖維取向分布等。在二維尺度上，SEM為我們提供了非常清晰的圖像，可以用來對不同截面進行的分析。如果我們需要無損的，高分辨率，高襯度的三維圖像呢？布魯克(ke)公司的SkyScan系列三維X射線顯(xian)微鏡可以(yi)滿足這樣的需(xu)求：
不(bu)需(xu)要進行切片，染色或噴金等樣品處理。
樣(yang)品可(ke)重復測試，進行縱向比(bi)對。
聚丙烯(xi)這類主要由C,H等輕元(yuan)素組成的物質，對(dui)Ｘ射(she)(she)(she)線吸收非常弱，想獲得足夠高(gao)(gao)的對(dui)比度，①要求X射(she)(she)(she)線探測(ce)器的靈敏程度高(gao)(gao)，可以(yi)識(shi)別出微(wei)小的信(xin)號差異(yi)，獲取吸收襯度信(xin)息。②設備整體精度高(gao)(gao)，探測(ce)器靈敏度高(gao)(gao)，在吸收襯度之外，還(huan)可以(yi)利(li)用X射(she)(she)(she)線相位的變化，獲得包含(han)相位襯度的圖像。
▲纖維(wei)CT虛擬切片，同時包含吸收(shou)襯度(du)和相位襯度(du)信息，分(fen)辨率(lv)350nm，纖維(wei)絲邊界清晰
大工作距離條件下的高分辨率掃描，一般是通過透鏡或光錐對閃爍體產生的信號進行二次放大，布魯克SkyScan采用高分辨率CCD探測器（1100萬像素,普通探測器一般為400萬像素）+具有放大功能的光纖實現幾何放(fang)大和光錐二次放(fang)大，并且在進(jin)行二次放(fang)大的(de)同時，可以(yi)保證成像速度，在合(he)理的(de)時間內完(wan)成大工(gong)作(zuo)距離下的(de)高分(fen)辨率掃描。
▲SkyScan2214光錐耦(ou)合兩級放大
▲SkyScan系列產(chan)品標配軟(ruan)件包3D.Suite
定(ding)量分(fen)析軟件可實現：
孔隙率
比表面積
纖維直徑分布
局部孔徑分布
纖維取向
▲復合材料纖維取向(xiang)
利用三維(wei)X射(she)線顯微鏡，獲取(qu)材料三維(wei)結構(gou)圖像，結合(he)配套的專業分析軟件，就可(ke)以突破二維(wei)空(kong)間的限制，打(da)開3D甚至是4D研究領域(yu)的大門。
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