微小世界,大有可为颗粒产业计量发展趋势分

颗粒的宏观尺寸通常界定在1nm到1mm之间。颗粒虽小,但无处不在,广泛存在于自然界中,以固态、气态或液态形式存在。颗粒的理化特性如尺寸、数量、成分等都可以影响整个系统的特性。

颗粒相关领域横跨理、工、农、医等学科,由大量的基础科学和许多相关的应用技术组成。颗粒研究包括颗粒的测试和表征,颗粒(包括超微及纳米颗粒)的制备、分散、表面改性和应用,气固、液固、气液固流态化及其应用、多相分离以及气溶胶等。围绕颗粒的相关工作涉及众多产业,如能源、建材、轻工、冶金、电子、航天、医药、饮食、气象、化工、环保、石油等领域。这些产业的发展迫使颗粒相关计量工作向专业化、正规化、规模化发展,日益引起人们的重视。

年3月,国务院公布的《计量发展规划(-年)》明确提出“构建国家产业计量测试服务体系”,将产业计量纳入国家发展规划。在此背景之下,颗粒产业计量应运而生,将传统针对颗粒分析检测仪器的相关计量检测校准服务范围覆盖到颗粒产品本身的研发、设计、生产、使用等全寿命周期和全产业链,重构颗粒计量工作的领域空间和坐标,实现针对颗粒计量从微观到宏观立体支撑的突破性发展。

本文对颗粒产业计量发展所需要注意的关键因素进行了分析,如颗粒相关标准、规程规范的制定;颗粒相关标准物质的研制;颗粒分析测试技术、仪器设备的研发;从业人员、机构平台的协调跟进等方面。

颗粒分析校准实验室

颗粒相关标准、规程规范的制定是颗粒产业发展的保障颗粒产品的研发离不开严谨的产业标准和分析测试规程规范,如何严格遵守标准规范,结合产品的特点制定出一套行之有效的质量控制检测方法手段,是颗粒产业计量急需解决的问题。相关标准的有效实施必须以准确测量为基础。国外已经开始有针对性地制定了一些颗粒计量检测技术标准,如美国制定了ASTMF-《采用单分散球形颗粒进行尺寸校准、分辨力测定和准确度评定方法》、国际标准化组织制定了ISO-《液压传动-液体自动颗粒计数器的校准》等。国际上,欧盟与国际标准化组织(ISO)和欧盟标准化委员会(CEN)的工作紧密衔接,分别与ISO/TC(纳米技术专题委员会)、ISO/TC24(筛分委员会)及欧盟标准化委员会技术委员会(TC)合作,致力于纳米颗粒材料的命名和相关测量方法制定。前期,我国在颗粒基标准的制定上严重滞后,好多技术标准都是源自国外,导致自主产权核心技术的空白,只能跟在别人后面,进行来料加工,企业缺乏创新能力;多点溯源的现象导致量值混乱,使得相关量值无法溯源和统一。目前,我国已经意识到问题的紧迫性,并加大了研发力度,加快了相关技术标准的制定工作。颁布了多项粉体颗粒产品标准(如二氧化钛、碳酸钙、镍粉、氧化锌、氧化铝、偏硅酸纳、氢氧化镁、合成水滑石、磷灰石等),对相关技术参数如颗粒尺寸大小、孔隙度/比表面积等做出了严格的测试要求。目前,我国颗粒产业化、相关标准、规程规范的制定进程明显加快,基本满足了常规颗粒产业发展需求。但也存在急需解决的现实问题,比如急需建立拥有我国自主知识产权的核心技术标准,量值溯源不需要依赖国外,在与国际接轨的同时,也需要国外采用我国的具有领先水平的技术标准。

颗粒新产品和相关生产、分析测试新技术都需要与之相配套的产品标准和技术标准出台。在相关标准制定过程中,起草单位最好能由多方参与,包括高校、研究院所、企业和计量技术机构,这样才能尽量使颗粒产业计量所涉及的测量方法、关键参数设定和分析设备起到规范作用,确保标准的可操作性和合理性。计量技术机构也应积极对颗粒相关标准、规程规范进行宣贯,在提高计量技术机构影响力的同时,将标准化工作与量值溯源工作融合起来。

颗粒相关标准物质的研发是保证量值溯源准确可靠的前提在颗粒的计量检测中,颗粒标准物质扮演了重要角色,许多仪器的校准、检定都需要特定的颗粒标样。通过扫描电子显微镜、光学显微镜、光散射粒径谱仪、颗粒计数器和相关光谱仪对不同体系颗粒物大小、数量和成分进行评定,一方面可以客观评定各类颗粒理化特性,另外一方面,可以通过颗粒物标物对相关检测仪器提供检定和校准服务。

当前,我国颗粒相关产业发展迅猛,颗粒相关分析测试仪器不断与各种高新技术融合,针对气溶胶颗粒、液基颗粒、粉末颗粒和生物颗粒等分析测试仪器的校准检定需求迫切(见图1)。由于颗粒分析测量的复杂性,无论颗粒测量遵循哪种原理,为保证颗粒分析测试仪器的量值溯源准确可靠,都需要采用标准物质构成颗粒分析测试仪器的量值传递模式,通过颗粒标准物质建立不间断的比较链,从而与最高颗粒分析测试计量标准建立起统一的量值关系。

图1颗粒量值溯源系统图

伴随科学技术的飞速发展和颗粒生产技术的进步,常规分析测试仪器设备量值溯源所需常规颗粒标准物质基本满足之外,新型颗粒设备、全参数测量、极端量溯源要求在逐步增多。比如,定制化的仪器设备因缺少专门的颗粒标物而无法溯源;综合性测量仪器多参数溯源,而目前颗粒标物大多指标单一,无法一物多用,溯源参数单一,增加校准检定成本;极端量测试仪器因颗粒标物参数指标无法达到而导致无法溯源。这都对颗粒标准物质的研发提出了更高的要求,需要我们加强能力建设来不断完善。

颗粒测试技术、仪器设备的研发是促进颗粒产业计量发展的关键

产业计量的发展离不开核心技术和先进的仪器设备,否则再好的规划也无法落实。而颗粒测试技术和相关仪器设备的研发一直是我国颗粒产业发展的短板,许多先进的分析测试技术和仪器设备都需要从国外进口,耗费了大量的财力,也影响行业的快速发展。最为关键的是我们的行业标准受制于人,并且在对外贸易结算中失去话语权。

针对现状,先进的颗粒测试技术和仪器设备   欢迎参加产业计量交流会

  为了深入推动产业计量工作开展,强化产业计量基础工作,推进产业链现代化,积极为产业提质增效、转型升级提供系统解决方案与增值服务,加快先进计量测试技术成果转化应用,引领带动产业创新发展,《中国计量》杂志社联合华北国家计量测试中心共同举办“产业计量学习交流会”。欢迎参会人员提交交流材料,介绍当地计量服务产业的具体情况,以及国家产业计量测试中心、省产业计量测试中心组织建设情况。交流会将于11月份在江西省赣州市举行,热诚欢迎各界计量同仁们踊跃报名参加。

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