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FTIR分析：解鎖材料科學的新視角

FTIR分析，即傅里葉變換紅外光譜法，是一種用于探測材料分子結構和化學鍵合的實驗技術。簡單來說，這種技術通過照射一束含有多種波長的紅外光到樣品上，然后測量樣品吸收的光量。由于不同的化學鍵和分子結構會吸收不同波長的光，這樣就能形成一種我們稱之為“吸收光譜”的圖譜。這個光譜就像材料的指紋一樣，能幫助我們確定材料的分子結構和化學鍵合狀態。

這個過程可以想象成是給分子做X光檢查。正如不同角度的X光圖像可以幫助醫生識別骨骼的結構，不同波長的紅外光被吸收的情況也能夠幫助科學家們揭示出分子的結構。

FTIR分析的優勢在于它是一種無損檢測方法，這意味著在測量過程中不會對樣品造成任何損害，因此可以對同一件樣品進行多次測試。此外，這項技術非常敏感，能夠捕捉到微小的分子振動和轉動變化，而且操作簡便快捷，適用范圍廣泛，可以用來研究各種有機、無機和生物材料。

現在讓我們深入了解一下FTIR分析的原理。當紅外光照射到樣品上時，如果光的頻率與樣品分子內某個基團的自然振動頻率相匹配，那么這個基團就會吸收光能并開始振動。這種振動會在光譜上形成一個特征峰，告訴我們哪種基團存在以及它們的數量。

一、FTIR分析的原理

當被測試的樣品接受紅外光的照射，頻率不斷變化時，分子基團會吸收特定頻率的輻射。這將導致分子內振動或旋轉運動而產生偶極矩變化，從而引發分子的振動能級和轉動能級之間的躍遷，使其從基態躍遷到激發態，形成分子的吸收光譜。

紅外吸收光譜通常被用于材料的基團結構鑒定、材料的定性和定量分析：

①特征吸收頻率——基團的吸收特性（用于定性分析）

②強度特征峰------用于定量分析

二、FTIR分析的特點

1、具有強烈的特征性：每種物質都有其獨特的光譜，就像人的指紋一樣。

2、分析速度快：只需幾秒鐘至幾分鐘即可完成一次測量。

3、無損傷試樣：不會破壞或改變樣品的性質。

4、試樣用量少：只需要極少量的樣品就可以進行分析。

5、適用于各種狀態的試樣：無論是固體、液體還是氣體。

6、分析靈敏度高：能夠檢測到微量的物質。

7、應用范圍廣泛：可以用來檢測無機、有機、高分子化合物等。

利用FTIR分析可以解決如下問題。

① 已知物的鑒定；

② 未知物的結構鑒定；

③ 特殊材料的定量分析；

④ 顯微紅外可針對產品表面殘留物、表面析出粉末/液體、產品表面疑似發生氧化、腐蝕、外來物、外來成分引入等微量物質分析。

三、FTIR分析在材料檢測領域的應用

1、已知物的鑒定

將試驗樣品的紅外光譜與標準紅外光譜進行對照比較。通過比較光譜峰的位置、波數和形狀等特征來判斷兩種化合物的相似性和純度。

2、高分子材料一致性判定

由于不同基團種類、排布方式不同，在紅外譜圖上會顯現出不同的譜峰。因此，紅外譜圖的指紋會呈現差異，通過比較譜圖，可以識別出樣品中所含的化合物或化合物結構的差異，進而判定不同樣品的材料一致性。一般而言，為了獲得較為準確的一致性分析結果，還需綜合考慮產品組分含量、產品理化性能等多方面的綜合分析。

使用范圍：適用于未加工成型的塑料原料（顆粒）或加工成型的均質塑料零部件（如外殼、支撐帶電部件等）；以及印制電路板（PCB板）。

材料一致性判定的目的主要包括以下幾點：1.解決產品異常問題，從材料方面入手；2.監控產品，確認材料是否具有相同成分、批次和廠家；3.有效控制塑料供應商使用過量的回收料或邊角料；4.通過逆向分析產品，準確鑒定未知材料，實現成本節約。

3、異物分析

顯微紅外光譜是有機異物分析中廣泛采用的方法。可通過觀察異物紅外光譜圖中官能團的吸收峰來確認異物的化學成分。一種簡便的方法是利用儀器軟件檢索譜庫，將結果與標準紅外光譜圖進行比較，以確定異物的化學成分。在處理復雜情況時，通常會結合傅立葉變換紅外光譜分析儀以及其他檢測設備，以獲取更多有關異物成分或相關信息。

適用范圍：主要用于分析產品表面的各種異常物質，如顆粒、油漬、霧氣、斑點等，FTIR主要針對有機異物進行檢測。

異物分析的目的是為了分析工業生產、儲存和使用過程中出現的異物混雜物或未知物的成分，以便找出并追溯異物產生的原因和來源，從而有效地防止異物生成，減少企業的經濟損失。

常規情況下，用FTIR進行異物分析的試驗步驟如下：

①在紅外窗片上收集異物。

②獲取異物的紅外光譜

研究異物的紅外光譜，獲得數據后進行分析，推測異物的來源。

4、固化率測試

固化率表示了膠體樣品經過物理或化學固化后固化程度的特征。

進行傅里葉變換紅外光譜（FTIR）固化率測試時，其中的測試項目包括觀察樣品在固化過程中官能團的斷裂和重組、固化反應的機理、判斷固化反應的程度以及測試樣品的固化率等。

使用范圍：可用于環氧樹脂、聚氨酯樹脂、乙烯基加成聚合硅橡膠等熱固性樹脂的領域。

固化率測試的目的在于評估交聯度，通過這種測試可以有效地測量交聯固化樣品的反應程度，以確保材料性能的控制。

總的來說，FTIR分析是一種強大的工具，它能夠幫助研究人員深入了解材料的分子結構和化學鍵合特性，為材料的研究和開發提供重要的信息。無論是在醫藥、食品還是材料科學領域，FTIR分析都發揮著重要的作用。

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