使用逆气相色谱法（IGC）的粉末表征

帝国理工学院化学工程系发展主任Daryl Williams博士和表面测量系统的Dan Burnett向AZoM介绍了反气相色谱法，以及反气相色谱法是如何建立的，但有些被遗忘了，该技术可以用来精确研究粉末的固态特性。

您能简单介绍一下表面测量系统所在的行业吗?

表面测量系统与广泛的工业部门合作，他们都对固态材料(通常是粉末)有共同的兴趣。亚博网站下载这包括制药、食品、天然材料、聚合物、建筑材料和个人护理产品等等。亚博网站下载

Surface Measurement Systems开发和开发用于复杂固体物理化学表征的创新实验技术和仪器。我们在动态蒸汽吸附技术和反气相色谱仪器和解决方案方面处于世界领先地位。我们的产品应用于许多行业，包括制药、个人护理、食品和香料、纳米材料、复合材料、生物材料和聚合物。亚博网站下载

你能简单地解释一下反气相色谱的基本技术吗?

反气相色谱是一种利用气体或蒸汽吸附来表征颗粒和纤维材料，特别是其表面性质的强有力的方法。亚博网站下载

反气相色谱(IGC)恢复了分析色谱中固定和流动相的传统作用。在IGC中，柱内填充粉末、颗粒、纤维或薄膜。然后，IGC测量气体或蒸汽脉冲通过色谱柱所需的时间。这种保留时间允许获得柱中固体的广泛的物理化学性质，包括表面自由能、粘附/内聚功、吸附热、玻璃化转变温度、溶解度参数、交联密度和扩散系数。

反气相色谱法。图片来源:表面测量系统

iGC-SEA技术与传统的反气相色谱法有何不同?

在传统的气相色谱中，所以要表征的材料是一种未知的气体或液体，通常您通常需要通过通过参考GC列传递来识别和或量化并且这样做。在IGC-SEA中，我们想研究一个未知的颗粒材料，并通过用25mg粉末包装小玻璃柱来完成这一点。然后我们通过该填充柱洗脱已知的蒸汽，并使用蒸汽吸附保留行为来表征感兴趣的粉末的表面性质。

由Surface Measurement Systems开发的iGC-SEA仪器使用了一种独特的注入系统，可以在大范围内进行蒸汽/气体浓度的实验。传统的IGC仪器使用固定的注射量或提供有限的注射浓度范围。iGC-SEA能够精确控制注入的蒸汽/气体的数量，以便在精确的表面/吸附比下进行实验。这使得快速和准确地确定表面能量分布的独特能力，以测量材料的能量不均一性。亚博网站下载传统的IGC仪器通常只产生单一的表面能值，尽管事实上大多数材料在能量上是不均匀的。亚博网站下载

反气相色谱与接触角和原子力显微镜相比如何?

这三种技术都有相同的概念基础——使用分子探针(如液体、原子力显微镜探针或吸附蒸气分子)来表征固态材料。AFM和接触角在薄膜等平面基材上工作得很好，但对于微粒则很差。另一方面，IGC是理想的颗粒材料，可以提供丰富的表面化学数据，其中许多是不能用接触角或AFM测量的亚博网站下载。

接触角是一种液相技术，而IGC是一种气/气相技术。在实际中，很难获得颗粒、粉末和纤维的可靠接触角。yabo214特别是，几乎不可能获得可靠的接触角在多孔表面或当接触角液体膨胀/溶解到固体。由于IGC是一种气相技术，所以它不受上述限制。因此，IGC通常是获得粉末、颗粒和纤维表面能值的唯一方法。在原子力显微镜中，力只在与原子力显微镜尖端接触的样品的非常小的区域上测量。这通常需要数百次，甚至数千次的测量来获得代表整个表面的表面能值。相比之下，IGC中注入的气体/蒸汽可以接触到柱的整个表面，表面能值更具有代表性。

反气相色谱的主要应用是什么?

表面性能，尤其是表面能和表面能异质性是两个主要应用。

IGC的主要应用是确定表面能值。亚博网站下载材料的表面能直接与材料的粘附和内聚热力学功有关。因此，表面能值对粉末流动、团聚和界面粘附很重要。此外，表面能值用于研究不同的表面处理、改性和涂层的影响。此外，IGC还可以测量表面能的非常细微的变化，从而实现批次间的变异性、工艺引起的无序和表面老化/降解等应用。其他重要的IGC应用包括确定Henry常数、溶解度参数(1-D Hildebrand和3-D Hansen)和吸附热。

你有什么特别有趣的案例想和我们讨论吗?

我们最近的应用笔记226是一个很好的例子，既可以使用IGC研究新类型的材料，也可以获得独特的信息。亚博网站下载本文报道了碳纳米管，并展示了不同的表面处理如何导致不同的碳纳米管表面能。研究结果还表明，IGC可以用于测量碳纳米管表面能的分布，并给出了碳纳米管表面能的非均质分布曲线。

我们最近使用IGC-Sea来研究生物材料的表面性质。亚博网站下载特别地，我们研究了掺入无定形固体分散体中的蛋白质样品的表面能和表面润湿性。IGC-SEA允许将表面能值的独特能力作为相对湿度的函数。蛋白质分散体的表面能值在0至80％RH和25℃之间测量。这些变量RH实验提供有关表面饱和的湿度的信息;因此，在酶表面的结合位点和最佳水浓度产生关于衬底的最佳水浓度，底物移植水分子以与蛋白质相互作用。

如果您想要更多关于本文中使用的仪器或报价的信息，请单击此处

你能告诉我一些关于即将在5月召开的反气相色谱研讨会的情况吗?

我们组建了一份关键发言者列表，他们将在美国可能展示最新的IGC工作。这包括国际学术和工业研究人员。

IGC研讨会将汇聚IGC方法论和应用领域的世界领先专家。第一天将专注于广泛的应用/材料，包括矿物、复合材料、聚合物和纳米材料。亚博网站下载第二天将重点关注从粉末流动到配方开发的医药应用。也将有一个海报会议和几个与演讲者和与会者互动的网络机会。

谁应该参加研讨会?参加研讨会对他们有什么好处?

与粉末，纤维和纳米材料一起使用的专业人士，几乎所有的工业部门都会发现这是一个有趣的会议。亚博网站下载特别是那些对粉末表面性质，流动，配方和性能感兴趣的人。

任何目前正在执行IGC研究或考虑IGC作为使用的技术的任何人都将从此活动中受益。此活动将在广泛的应用程序中将与会者公开到尖端IGC研究，使新手将获得有价值的信息。此外，任何科学家，他们的研究涉及测量，改变或控制表面属性会遇到有益的会议。几个演示者将讨论表面属性如何影响批量材料性能和性能。

研讨会上最值得注意的事件是什么？

除了与越来越多的IGC研究人员会面，我还特别有兴趣了解美国海军研究实验室(Naval Research Laboratory)研究人员对碳纳米纤维的表征，以及艾伯维(Abbvie)和勃林格殷格翰(Boehringer Engelheim)制药研究人员对IGC的使用情况。

IGC研讨会将汇聚IGC技术和应用领域的世界专家。本次会议将提供一个独特的机会，与广泛行业的领先学术和行业IGC研究人员建立联系。

表面测量系统反气相色谱研讨会于2015年5月4日- 5日在新泽西州纽瓦克举行。

关于达里尔·威廉姆斯医生

Daryl R. Williams博士毕业于澳大利亚墨尔本大学(University of Melbourne, Australia)，获得物理化学(荣誉)学士学位，以及利哈伊大学(Lehigh University)聚合物科学硕士学位。亚博老虎机网登录他目前是Discovery Space的主任和化学工程系粒子科学的读者。亚博老虎机网登录

DRW发布了80多篇文章中的裁判期刊，并获得了国际5项专利。他的研究兴趣包括复杂有机固体的表面和批量表征，包括尤其是生物制药，食品，药品和聚合物以及使用喷雾干燥，结晶，冷冻干燥，铣削和造粒的制造。

关于丹·伯内特医生

Dan Burnett是表面测量系统有限公司的科学战略总监。亚博老虎机网登录他位于宾夕法尼亚州阿伦敦SMS的北美总部。他于1997年获得东密歇根大学专业化学学士学位。他于2001年获得密歇根大学化学工程博士学位。自2001年加入SMS以来，他一直致力于各种材料的吸附科学和表面化学，包括药用粉末、天然和人造纤维、聚合物、薄膜和食品/香料系统。亚博网站下载亚博老虎机网登录Burnett博士在同行评议的期刊上撰写或合著了超过25篇论文，并在许多国家和国际会议上发表。