飛納電鏡在過濾行業中的應用

過濾是收集或者分離分散于氣體或液體中固體顆粒的物理過程，在過濾過程中，固體粒子沉積在其表面或內部的有滲透性的材料，稱為過濾介質。工業上使用的過濾介質種類繁多，按照結構可分為柔性過濾介質（如織造和非織造過濾介質等）、剛性過濾介質（如燒結金屬纖維氈、多孔陶瓷等）和松散性過濾介質（如活性炭、硅藻土等）。不同的過濾介質過濾實施方式不同，所應用領域和環境也各有差異。

工業濾膜形貌分析

工業濾膜和超濾膜是石油化工、食品飲料、飲用水、生物制藥、微電子等行業中使用的重要材料，可用于工業用水純化、工業廢水回收、市政用水 / 污水、淡化等，也可用于先進制程中的雜質過濾、污染物去除。

濾膜的過濾性能對各制程、產品質量有很大影響，利用飛納臺式掃描電鏡可以快捷地獲取濾膜的 SEM 表征結果，對濾膜的孔徑和孔道形貌、分布進行分析。如下圖 (A)、(B) 所示為典型的尼龍濾膜和聚醚砜濾膜的表面孔洞結構，通過掃描電鏡（SEM）圖可以清晰地觀察孔洞的形態和分布狀態，并對濾膜的孔徑進行測量統計。

(A)

(B)
 

典型的尼龍濾膜和聚醚砜濾膜表面 SEM 圖

在實際應用中，為兼顧濾膜的能力和效率，在濾膜結構上通常會有一些特殊的設計。如下圖 (A)~(C) 所示為一種不對稱膜，(A)、(B) 所示分別為其正背面，兩面的孔洞結構不同，濾膜內部孔洞較大，表層薄而細小的孔決定了膜的截留率，下層的大孔可以保證濾膜的通量和過濾速度。(D)~(F) 所示為一種具有梯度微孔結構的濾膜，從上至下孔洞尺寸逐漸增大，斷面結構表現為上密下疏，能夠實現超低壓下的過濾、大通量產水。

(A)

(B)

(C)

(D)

(E)

(F)

孔洞的尺寸對工業濾膜的過濾能力和效率都有很大的影響，除了利用常規電鏡進行孔洞尺寸測量之外，飛納電鏡還提供了全自動的孔洞分析軟件 Phenom PoroMetric，利用分析軟件可以自動的識別濾膜上的孔洞，并統計濾膜上的孔洞尺寸、分布、形態等信息，方便、快速、準確的獲取濾膜的孔徑信息。

Phenom PoroMetric 自動孔徑測量軟件

除了孔徑分析外，濾膜的力學性能也是其一個重要的參數。利用 Phenom 的原位拉伸臺，可以很好的表征濾膜在拉伸狀態下的力學表現、斷裂特征，評判濾膜斷裂失效的過程。

Phenom 原位拉伸臺及測試結果

空氣過濾膜形貌分析
 

空氣過濾膜通過有效的去除空氣中懸浮顆粒物達到凈化空氣的目的，在微電子、醫院、食品、制藥、環保、化妝品、軍事等領域都有重要應用。常見的空氣過濾材料包括玻纖空氣過濾紙、熔噴布、PTFE 過濾膜、復合玻纖過濾氈等。纖維直徑、取向和孔徑都對濾膜的過濾效率有所影響，利用臺式掃描電鏡可以方便的對玻纖原料進行形貌和成分的表征。

玻璃纖維 SEM 圖

為了更加快速、準確地進行纖維直徑和取向的統計，飛納電鏡還提供全自動纖維直徑統計軟件 Phenom FiberMetric，可以自動進行纖維的識別、直徑和取向的測量，并輸出直徑的分布圖特征，減少手動測量的人為誤差。

Phenom FiberMetric 全自動纖維直徑統計軟件

在疫情發生的這幾年，醫用防護口罩作為一種特殊的空氣過濾材料不斷出現在大家視野，不論是醫用外科口罩、N95 口罩、KN95 口罩，因為具有優異的病毒過濾能力，是疫情防護的利器。

對這三種口罩而言，最重要的原材料是熔噴布，如下圖 (A) 所示，醫用口罩主要有三層結構組成，內外兩側分別為阻水層和吸濕層，中間層為起主要過濾作用的熔噴無紡布，直徑分布為 0.5-10μm (B), 對顆粒物有較強的吸附能力。N95 口罩（國標 GB2626-2006）和 KN95 口罩（美標 42CFR84）結果相近，只是檢測標準不同，略有所差異，都通認比醫用外科口罩具有更好的防護效果，其主要原因便在于熔噴布。圖 (C)、(D) 所示分別為醫用外科口罩和 N95 口罩的截面 SEM 圖，可以發現醫用外科口罩中間層為一層熔噴無紡布，約 150μm，而 N95 口罩中間層為 3 層熔噴無紡布，約 500μm，更厚的防護層帶來的是更強的防護能力和更持久的防護時間。

常見醫用口罩 SEM 圖

飛納電鏡提供*的濾材表面形貌、孔徑、表面成分檢測方案，可以幫助相關人員更好地進行產品的研發和管控。