淺析墨粉分析方法研究進展

王浩

摘要：對于墨粉來說其內(nèi)部的組成以及分布對其性能方面起著極為關(guān)鍵的作用，因此我們就對墨粉的內(nèi)部組成以及分布情況進行了敘述，并對墨粉分析方法研究進展進行了研究，希望給墨粉產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)方面帶來一些效果。

關(guān)鍵詞：墨粉;分析方法;研究進展

現(xiàn)階段大多數(shù)的打印機和復印機都是采用5～10μm的墨粉微粒來形成圖像的。如今由于科技的不斷發(fā)展與進步，使得人們對印刷設備的要求也不斷增多，要求其更加的完善、豐富和節(jié)能，同時對墨粉的要求也變得更多，要求其更加的穩(wěn)定、鮮艷、細致以及耐熱，而影響墨粉性能的主要因素就是其內(nèi)部的組成以及分布，因此充分的了解墨粉的內(nèi)部組成以及分布可以有效的提高墨粉的性能和效果。不過墨粉的內(nèi)部顆粒非常小，通常只有5～10μm，因此想要充分的了解其內(nèi)部組成以及分布的難度就非常大，必須使用科學合理的分析方法進行研究，所以我們就對墨粉分析方法的研究進展進行了闡述。墨粉的分析方法包括兩種：二維（2D）分析法和三維（3D）分析法，本文就對這兩種方法進行了詳細的研究。

一、二維（2D）分析法

二維（2D）分析法是對墨粉分析方法中最主要的方法，因為墨粉內(nèi)部的顆粒和組分非常小，所以要借助電子顯微鏡來查看墨粉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。現(xiàn)階段研究墨粉的工作者利用二維（2D）圖像的分析法對墨粉的內(nèi)部顆粒以及組分的分布情況進行了探究，所用到的二維（2D）分析方法主要包括：透射電子顯微鏡（TEM）、原子力顯微鏡（AFM）以及納米壓痕法。另外，還有AFM-IR法是原子力顯微鏡（AFM）和紅外光譜（IR）相融合的一種方法。以上這些都是2D的方法，所以都應該對墨粉進行切片取樣，主要的流程是先把墨粉的粉末分散于環(huán)氧樹脂當中包埋，然后將其固化后用液氮進行淬火，并利用切片機進行切片取樣，最后用四氧化釕（Ru O4）對樣片染色，來增大樣片的對比性。

（一）透射電子顯微鏡（TEM）

透射電子顯微鏡（TEM）作為分析墨粉內(nèi)部顆粒組成及分布的一種普遍的方法，其分辨率非常高，而且分析的性能極強。因此就有人專門使用TEM對墨粉的內(nèi)部顆粒組成以及分布情況進行了觀察，結(jié)果顯示所觀察到的墨粉顆粒的內(nèi)部呈蠟的分散狀態(tài)，而且連幾十納米的無機粒子也能觀察的到，所以TEM技術(shù)對墨粉的發(fā)展以及研究方面具有非常廣闊的前景。不過，TEM技術(shù)也存在一些不足之處，其中最主要的問題就是選擇不同位置的墨粉截面，所觀察到的墨粉顆粒內(nèi)部的組成以及分布情況也會不同。因此，使用TEM分析方法所取得的信息會非常少，而且無法準確可靠的體現(xiàn)出墨粉的內(nèi)部組成以及分布情況。

（二）峰值力輕敲AFM

峰值力輕敲（Peak Force Tapping）AFM是AFM的一種，屬于一種基本的成像模式。其原理是借助探針在樣片的表面做力曲線，把峰值力作為反饋結(jié)果，移動掃描管以確保探針和樣片間的峰值力恒定，進而取得樣片表面的情況。因為有了力曲線，所以對力曲線展開分析就能夠得到樣片的表面情況，同時還能對模量以及吸附力等方面展開研究。

（三）納米壓痕法

納米壓痕法（Nanoindentation）也是AFM分析法的一種，它的原理是經(jīng)過對塞進壓頭時載荷和位移間的關(guān)系來算出樣片的彈性模量以及硬度。和峰值力輕敲AFM比，峰值力輕敲AFM能夠取得樣片表面的數(shù)n m程度的硬度信息，納米壓痕法能夠得到數(shù)μm以上的深度的信息。

（四）AFM-IR法

上述所說的透射電子顯微鏡（TEM）、峰值力輕敲AFM和納米壓痕法均不能獲得墨粉內(nèi)部極其微小的化學組成。而能夠獲得官能團資料的化學結(jié)構(gòu)分析法就是紅外光譜法（IR），不過紅外光譜法（IR）卻不適合用來進行墨粉微粒在小于10μm的微粒分析當中。因此，就將其和AFM的分析法進行了結(jié)合，研發(fā)出了一種新的方法為AFM-IR。此方法能達到100nm的分辨率，可以應用在多個領(lǐng)域當中。其主要是借助紅外光對樣片進行照射，再用AFM的懸臂測出樣片吸光后的熱膨脹。因為振動懸臂的位移和樣片的吸光系數(shù)成比例關(guān)系，所以就能夠獲得微小部位的化學組分情況。AFM-IR的分辨率比普通的顯微紅外光譜法以及顯微拉曼光譜法都要高，屬于一項具有極高分辨率的分析方法。

二、三維（3D）分析法

墨粉的3D分析法能夠取得墨粉內(nèi)部組成以及分布情況較為全面、具體和可靠的資料。用墨粉的三維（3D）分析法來觀察墨粉的內(nèi)部還可以細分成兩種方法：第一，墨粉顆粒的連續(xù)斷面法。此方法使用TEM或SEM進行觀察，把所獲得的圖像結(jié)合到一起，進而取得墨粉的內(nèi)部3D圖。第二，非破壞觀察法-超高壓電子顯微鏡法（Ultra- high voltage electron microscopy，UHVEM）。此方法是將墨粉的顆粒從-60°轉(zhuǎn)為+60°，每次轉(zhuǎn)2°，同時使用超高壓電子顯微鏡進行觀察并拍照，共拍61張TEM的圖像，進而取得墨粉顆粒內(nèi)部的組成以及分布的3D圖。

三、總結(jié)

如果能夠充分的了解墨粉顆粒的內(nèi)部組成以及分布情況，就能夠?qū)δ圻M行控制，提高墨粉的性能。而TEM、AFM、納米壓痕以及AFM-IR 這四種方法正好能夠?qū)δ蹆?nèi)部的顆粒進行分析，取得墨粉內(nèi)部的組成以及分布情況。其中AFM-IR既能夠取得墨粉顆粒內(nèi)部的形態(tài)，又能夠取得微小部位的組成詳情。不過它還是屬于2D分析方法的一種，無法取得墨粉內(nèi)部的詳細信息，在使用的過程中具有限制。而超高壓電子顯微鏡法屬于3D分析法的一種，能夠準確的、詳細的體現(xiàn)出墨粉顆粒內(nèi)部的組成以及分布情況，因此應加大力度進行發(fā)展和研究，其發(fā)展前景非常可觀。

參考文獻：

[1]張媛媛，羊輝，李紹昌，等.改性蠟分散液及乳液凝集墨粉的制備方法[P].CN：102585519A，2012-07-18.

[2]齊俊梅，姚雪麗，王雪輝，陳輝輝，劉川. 墨粉分析方法研究進展 [J]. 天津化工. 2018（01）.

[3] 路曼，侯曉旭，王翱，李洪巖. 靜電復印中顯影過程和墨粉樹脂的研究進展 [J]. 熱固性樹脂. 2014（06）.

[4] 姜真，馮華棟，涂海平，刁運佳. 墨粉低溫定影性能的影響因素分析 [J]. ?熱固性樹脂. 2011（05）.

[5] 畢明珠，蔣立琴，李培芬. 解析靜電成像用墨粉質(zhì)量評測方法 [J]. 信息技術(shù)與標準化. 2009（06）.