激光粒径分析仪作为一种高精度的纳米颗粒表征仪器，在生物纳米相关领域发挥着举足轻重的作用。随着生物技术的不断发展和纳米技术的兴起，生物纳米材料的研究和应用日益受到重视。激光粒径分析仪凭借其宽广的测量范围、高精度的分析能力，成为生物纳米领域重要的研究工具。其工作原理基于光在传播过程中，波前受到与波长尺度相当的隙孔或颗粒的限制，产生衍射和散射现象。这些衍射和散射的光能的空间分布与光波波长和颗粒的尺度密切相关。通过分析这些衍射和散射光信号，可以精确计算出颗粒的粒径大小、分布以及ZETA电位等关键参数。
一、材料科学与纳米技术
纳米材料研发
应用场景：测量纳米颗粒（如金属氧化物、量子点、碳纳米管）的粒径分布，控制合成工艺参数（如反应温度、时间、pH值）。
典型案例：
制备金纳米颗粒时，通过激光粒径分析仪实时监测粒径变化，优化还原剂浓度以获得单分散性（PDI<0.1）的纳米颗粒。
分析石墨烯片层的厚度分布，辅助剥离工艺改进。
陶瓷与粉末冶金
应用场景：控制陶瓷原料（如氧化铝、氧化锆）的粒径，优化烧结性能（如致密度、机械强度）。
典型案例：
测量陶瓷粉末的D50（中位径），确保其符合3D打印或注塑成型要求（如D50=5-15μm）。
分析金属粉末（如钛合金、不锈钢）的粒度分布，调整雾化工艺参数以减少卫星颗粒。
高分子材料
应用场景：研究聚合物乳液（如乳胶、胶黏剂）的粒径稳定性，优化乳化剂用量。
典型案例：
监测丙烯酸乳液的粒径变化，防止储存过程中因粒径增长导致凝胶化。
分析热塑性弹性体（TPE）的粒径分布，改善挤出成型表面质量。
二、制药与生物医学
药物制剂开发
应用场景：控制药物颗粒的粒径，确保生物利用度（如吸入剂、注射剂）。
典型案例：
测量干粉吸入剂（DPI）的粒径分布，确保90%颗粒粒径<5μm以到达肺部深部。
分析脂质体载药系统的粒径，优化包封率和药物释放速率。
生物颗粒分析
应用场景：研究细胞、病毒、外泌体等生物颗粒的尺寸与形态。
典型案例：
测量红细胞直径分布，辅助贫血诊断（如缺铁性贫血红细胞体积减小）。
分析外泌体的粒径（通常30-150nm），评估其作为药物载体的潜力。
蛋白质与抗体研究
应用场景：监测蛋白质聚集状态，防止制剂变质（如单抗药物在储存中形成可溶性聚集体）。
典型案例：
通过动态光散射（DLS）模式测量蛋白质溶液的流体力学直径（Dh），检测早期聚集迹象。
分析抗体-药物偶联物（ADC）的粒径分布，确保药物负载均匀性。
三、化工与能源
催化剂制备
应用场景：控制催化剂载体（如氧化铝、二氧化硅）的孔径分布，优化活性组分分散性。
典型案例：
测量负载型催化剂（如Pt/Al₂O₃）的粒径，确保活性金属颗粒尺寸<5nm以提高催化活性。
分析分子筛催化剂的晶粒尺寸，调整合成条件以获得高比表面积产品。
电池材料研发
应用场景：优化正负极材料（如锂离子电池的钴酸锂、石墨）的粒径，提升电池性能。
典型案例：
测量磷酸铁锂（LFP）正极材料的粒径分布，确保D50=1-5μm以平衡能量密度与倍率性能。
分析硅基负极材料的粒径，减少充放电过程中的体积膨胀导致的颗粒破裂。
涂料与油墨
应用场景：控制颜料颗粒的粒径，改善涂层光泽度、遮盖力与稳定性。
典型案例：
测量钛白粉（TiO₂）的粒径分布，确保其D90<0.3μm以获得高遮盖力。
分析油墨中碳黑颗粒的粒径，优化印刷清晰度与干燥速度。
四、环境监测与食品安全
大气颗粒物分析
应用场景：实时监测PM2.5、PM10等空气污染物粒径分布，评估健康风险。
典型案例：
使用激光粒径分析仪结合气溶胶发生器，模拟雾霾形成过程，研究颗粒物来源与演化机制。
分析工业排放颗粒物的粒径，指导除尘设备优化（如电除尘器、布袋除尘器）。
水质检测
应用场景：测量水体中悬浮物（如泥沙、藻类）、胶体颗粒的粒径，评估水质污染程度。
典型案例：
监测饮用水中的颗粒物粒径，确保其符合WHO标准（如总悬浮颗粒物<50mg/L）。
分析废水处理中絮凝剂的投加效果，优化沉淀池设计。
食品与农产品检测
应用场景：控制食品粉末（如奶粉、咖啡粉）、添加剂（如乳化剂、增稠剂）的粒径，确保口感与稳定性。
典型案例：
测量奶粉颗粒的D50，确保其溶解性（通常D50=50-100μm）。
分析淀粉颗粒的粒径分布，优化其作为增稠剂的性能。
五、地质与矿业
矿石分选
应用场景：根据矿石颗粒的粒径与密度差异，优化破碎、磨矿与分选工艺。
典型案例：
测量铁矿石磨矿产物的粒径分布，指导球磨机操作参数（如转速、钢球充填率）。
分析金矿浮选尾矿的粒径，评估回收率损失原因。
土壤与沉积物研究
应用场景：研究土壤颗粒的粒径组成（如砂、粉砂、黏土比例），评估土壤质地与肥力。
典型案例：
测量农田土壤的粒径分布，指导灌溉与施肥策略（如砂质土需频繁灌溉）。
分析河流沉积物的粒径，重建古环境变化历史。
六、在线监测与工业过程控制
实时粒径监控
应用场景：在化工生产、粉末涂装、水泥制造等流程中，连续监测颗粒粒径，实现闭环控制。
典型案例：
在聚乙烯生产中，通过在线激光粒径分析仪监测催化剂颗粒尺寸，自动调整反应器温度与压力。
在水泥磨机出口安装设备，实时反馈粒径数据，优化磨机转速与选粉机参数。
故障诊断与预警
应用场景：通过粒径异常变化检测设备磨损、原料波动或工艺故障。
典型案例：
在制药流化床干燥过程中，监测颗粒粒径突增，预警结块风险。
在煤炭粉碎机出口检测粒径超标，触发设备停机检查。
