在(zai)新能(neng)源(yuan)、復合(he)材料等(deng)領域(yu)，碳(tan)納(na)米管(guan)（CNTs）因其優(you)異(yi)的(de)導(dao)電(dian)性、力學性(xing)能(neng)和(he)輕(qing)質(zhi)特(te)點，作為(wei)導(dao)電(dian)劑被廣泛(fan)應用。然(ran)而(er)，壹(yi)個長(chang)期困擾(rao)科研(yan)人(ren)員(yuan)和(he)工(gong)程師的(de)難(nan)題是：精心(xin)制備的(de)碳(tan)納(na)米管(guan)導(dao)電(dian)漿(jiang)料，有時(shi)會莫名(ming)其(qi)妙地出現(xian)性(xing)能(neng)下(xia)降，比(bi)如導(dao)電(dian)網絡不(bu)連續(xu)、塗(tu)布不(bu)均勻(yun)等(deng)。究其(qi)原因，往往指(zhi)向(xiang)壹個“隱形殺手(shou)"——碳(tan)納(na)米管(guan)的(de)團聚(ju)。

碳(tan)納(na)米管(guan)為(wei)何(he)易(yi)“抱(bao)團(tuan)"？

碳(tan)納(na)米管(guan)本(ben)身具有極-高(gao)的(de)長徑(jing)比(bi)和(he)巨(ju)大的(de)比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)，這使得(de)它(ta)們之(zhi)間存(cun)在(zai)強烈(lie)的(de)範德(de)華(hua)力。壹旦分(fen)散體(ti)系受到擾(rao)動(dong)（如溶(rong)劑揮(hui)發、pH值變化(hua)、剪(jian)切力(li)減(jian)弱(ruo)等(deng)），或者(zhe)分(fen)散劑選擇不(bu)當、用(yong)量不(bu)足，這些(xie)細(xi)長的(de)納(na)米管(guan)就很容易相互(hu)吸引(yin)、纏繞(rao)，形成(cheng)肉眼(yan)難(nan)以察(cha)覺的(de)聚集體，也就是我們所(suo)說的(de)“團聚(ju)"。

這種(zhong)團(tuan)聚並(bing)非簡單(dan)的(de)物(wu)理混(hun)合(he)，而(er)是形成(cheng)了(le)穩(wen)定(ding)的(de)“繩索(suo)"或“毛球"結構(gou)。這些(xie)團聚(ju)體不(bu)僅大大降低了碳(tan)納(na)米管(guan)的(de)實際(ji)有(you)效比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)，阻礙(ai)了導(dao)電(dian)網絡的(de)均勻(yun)構(gou)建，還(hai)可能(neng)堵塞(sai)塗(tu)布設備的(de)篩網(wang)，影響後續(xu)加(jia)工(gong)。因此(ci)，準(zhun)確(que)判(pan)斷(duan)碳(tan)納(na)米管(guan)是否(fou)發生團聚，以(yi)及(ji)團(tuan)聚的(de)程度(du)，對(dui)於(yu)優(you)化(hua)漿(jiang)料配(pei)方(fang)、穩(wen)定(ding)生產(chan)過程至關(guan)重要(yao)。

傳統檢(jian)測手段的(de)“軟肋(lei)"

那麽，我們通常如何(he)來檢(jian)測碳(tan)納(na)米管(guan)的(de)團聚(ju)情(qing)況(kuang)呢(ne)？常見的(de)手段包括(kuo)：

激光粒度(du)儀(yi)：這是壹種(zhong)常(chang)用的(de)粒徑分(fen)析工(gong)具。但它(ta)有(you)壹個明(ming)顯(xian)的(de)局限(xian)：測量結果(guo)容易受到樣品(pin)粘(zhan)度(du)狀(zhuang)態(tai)的(de)影響。而(er)且(qie)，它(ta)無(wu)法進(jin)行“原位"分(fen)析，即(ji)不(bu)能(neng)在(zai)不(bu)改變樣品(pin)原(yuan)始(shi)狀態(tai)（如漿(jiang)料在(zai)容器中(zhong)的(de)實際(ji)狀(zhuang)態(tai)）的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)進(jin)行測量，往往需(xu)要(yao)將樣品(pin)稀(xi)釋(shi)或處理(li)，這可能(neng)導(dao)致(zhi)團聚狀態(tai)發生變化(hua)，從而影響結果(guo)的(de)準確(que)性(xing)。

粘度(du)法(fa)：通過測量漿(jiang)料的(de)粘度(du)來間接判(pan)斷(duan)分(fen)散性(xing)。團聚(ju)會導(dao)致(zhi)漿(jiang)料粘度(du)異(yi)常(chang)升(sheng)高(gao)。但這種(zhong)方(fang)法屬(shu)於(yu)間(jian)接(jie)測量，準確度(du)較(jiao)差(cha)，容易受到漿(jiang)料中(zhong)其他成(cheng)分(fen)（如溶(rong)劑、粘結劑）的(de)影響，無(wu)法精(jing)確(que)反(fan)映(ying)碳(tan)納(na)米管(guan)本(ben)身的(de)團聚(ju)程度(du)。

SEM/TEM（掃(sao)描/透射(she)電(dian)子顯(xian)微(wei)鏡）：這兩(liang)種(zhong)顯(xian)微(wei)鏡能(neng)夠(gou)提(ti)供(gong)碳(tan)納(na)米管(guan)形貌(mao)的(de)直觀圖像，是判斷(duan)團聚(ju)的(de)“金標準(zhun)"之壹。然而，它(ta)們的(de)視(shi)野非常(chang)有限(xian)，觀(guan)察(cha)到的(de)往往只是“管(guan)中(zhong)窺(kui)豹(bao)"，難(nan)以代表整個樣(yang)品(pin)的(de)普遍情(qing)況(kuang)，代(dai)表性不(bu)足。而(er)且(qie)，樣(yang)品(pin)制備過(guo)程（如幹燥、鍍膜）本(ben)身也可(ke)能(neng)改變碳(tan)納(na)米管(guan)的(de)原始(shi)分(fen)散狀(zhuang)態(tai)。

這些(xie)傳統方(fang)法各有優劣，但都(dou)存(cun)在(zai)壹定(ding)的(de)局限(xian)性(xing)，難(nan)以快(kuai)速(su)、準確、全(quan)面(mian)地評估碳(tan)納(na)米管(guan)導(dao)電(dian)漿(jiang)料在(zai)制備和(he)使(shi)用過程中(zhong)的(de)動態(tai)團(tuan)聚行為(wei)。

低場(chang)核(he)磁：洞察(cha)團聚(ju)的(de)“新視(shi)野"

面對(dui)傳統方(fang)法的(de)挑(tiao)戰，低(di)場核(he)磁共振（LF-NMR）技(ji)術提(ti)供(gong)了壹(yi)種(zhong)全(quan)新的(de)解決方(fang)案。其(qi)檢(jian)測原理巧妙地(di)利用了氫原(yuan)子核(he)（質(zhi)子）在(zai)磁場(chang)中(zhong)的(de)行為(wei)：

當樣(yang)品(pin)置於(yu)磁(ci)場(chang)中(zhong)時，漿(jiang)料中(zhong)的(de)氫原(yuan)子核(he)會被擾(rao)動(dong)。這些(xie)氫原(yuan)子核(he)主(zhu)要(yao)來自兩(liang)個方(fang)面：壹(yi)是束縛(fu)在(zai)碳(tan)納(na)米管(guan)顆粒表面(mian)及孔隙中(zhong)的(de)溶劑分(fen)子（漿(jiang)料中(zhong)的(de)“束縛(fu)水(shui)"），二是存(cun)在(zai)於(yu)顆(ke)粒外(wai)圍(wei)的(de)自由(you)溶(rong)劑（漿(jiang)料中(zhong)的(de)“自由(you)水(shui)"）。當擾(rao)動(dong)停(ting)止(zhi)後，這些(xie)氫原(yuan)子核(he)會逐(zhu)漸(jian)恢(hui)復到(dao)原(yuan)來的(de)狀態(tai)，這個過(guo)程稱為(wei)“弛(chi)豫(yu)"。關(guan)鍵在(zai)於(yu)，這兩(liang)類氫原(yuan)子核(he)的(de)弛(chi)豫(yu)行為(wei)截(jie)然(ran)不(bu)同(tong)：

束縛(fu)在(zai)顆粒表面(mian)的(de)氫原(yuan)子核(he)受到顆粒表面(mian)強相互(hu)作用(yong)的(de)影響，其(qi)弛(chi)豫(yu)速度(du)非(fei)常(chang)快(kuai)。

而(er)自由溶劑中(zhong)的(de)氫原(yuan)子核(he)則相對“自由(you)"，弛(chi)豫(yu)速度(du)較(jiao)慢(man)。

低(di)場(chang)核(he)磁(ci)設備能(neng)夠(gou)精(jing)確(que)接(jie)收並(bing)分(fen)析這些(xie)氫原(yuan)子核(he)在(zai)弛(chi)豫(yu)過程中(zhong)發出的(de)信號(hao)。通過分(fen)析信號(hao)的(de)衰減(jian)曲線，可(ke)以得(de)到不(bu)同(tong)弛(chi)豫(yu)時間(jian)（T2）的(de)分(fen)布信息。

T2 越長，說明顆粒比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)小(xiao)，漿(jiang)料中(zhong)更多的(de)是未束(shu)縛(fu)的(de)H，分(fen)散性(xing)差(cha)；

T2 越短，說明顆粒比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)大，漿(jiang)料中(zhong)更多的(de)是束縛(fu)的(de)H，分(fen)散性(xing)好；

碳(tan)納(na)米管(guan)的(de)團聚(ju)問(wen)題(ti)是制約其(qi)性(xing)能(neng)發揮(hui)的(de)關(guan)鍵因素之壹(yi)。雖然(ran)傳(chuan)統檢(jian)測手段為(wei)我們提(ti)供了(le)初步(bu)的(de)判斷(duan)，但低(di)場核磁(ci)共(gong)振技(ji)術以(yi)其(qi)獨(du)-特的(de)原理(li)，能(neng)夠(gou)從分(fen)子層面洞察(cha)漿(jiang)料內部的(de)分(fen)散狀(zhuang)態(tai)，快(kuai)速(su)、準確、無損地評(ping)估碳(tan)納(na)米管(guan)的(de)團聚(ju)程度(du)和(he)漿(jiang)料的(de)穩(wen)定(ding)性。

應(ying)用案例(li)：