粉体颗粒有两个重要特性，一是粒度，二是形貌。其中颗粒形貌最重要的特征是球形度，即颗粒形状接近于球体的程度。

球形粉体颗粒

球形度高的粉体颗粒，会比其他形貌的粉体颗粒具有更高的比表面积、振实密度、流动性等。至于这种特征对于工业用材的重要程度，我们不妨来看看以下例子：

①负极材料粉体

天然石墨具有易获取和优异的电化学性能等特点，广泛应用在锂离子电池负极材料中，而人造石墨具有循环性能好、成本低和结构稳定等优点，也成为研究的重点。通过对鳞片石墨的球形化处理，可明显改善负极材料的电化学性能，包括振实密度，比容量，首次循环效率及循环性能等。

②3D打印粉体

3D打印技术对粉体的流动性要求很高，球形度的大小直接影响了颗粒的流动性和堆积性能。不过在雾化造粒时，如果凝固的小颗粒与未凝固的大颗粒碰撞，两个颗粒可能形成包裹、部分包裹、焊接和粘附等形态，卫星化程度大大增加。这样的粉对于3D打印件质量是不利的。

“卫星化”（左）和理想（右）的金属3D打印粉体材料SEM图

③封装填充材料

目前，球形硅微粉是集成电路中最主要的封装填充材料。因为形状好，有很好的流动性和堆积性，且化学纯度高，放射性元素含量低，其应用能极大地降低塑封料的热膨胀系数、改善塑封料的热稳定性等独特的优势，因此被大规模应用于集成电路的生产。

目前，球形粉体颗粒已被广泛应用于锂离子电池、食品、医药、化工、建材、矿业、微电子、3D打印等行业，因此对材料颗粒的“球形度”进行测量便成为反映其质量的重要步骤。

怎么测球形度？

但要留意，球形度是颗粒的重要特性，但它不是一个参数，而是至少应该包括宏观、介观和微观描述的一组参数。换句话说，“球形度”的判断不能仅凭一个参数就下定论。

比如说最流行用来表达球形度的圆形度（Circularity）是代表轮廓的二维参数，因为灵敏度差，即使对正方形也高达88.6%（可见下图），若以此作为球形度质量控制指标，总能显示出很高的合格率，根本无法代表工业上真正关心的颗粒球形度。

由于微观粒形参数会包含各种宏观和介观参数的信息，因此往往要结合起来才能正确反映颗粒轮廓形状的光滑或粗糙程度。如钝度是颗粒球形度表征的高阶粒形参数，它包含了类球度和圆润度两个参数的特征，钝度高表明颗粒既圆又光滑；分形维数反映了颗粒表面光滑或凸凹的程度；赘生物指数则可以反映球体颗粒卫星化的程度，定量给出分散的球体和粘连球体的各自比例，以及粘连球体附着微粒的数量及所占比例。

是不是对以上这些名词有点晕乎乎？为了知道颗粒的球形度居然要测这么多参数？不过也不用太担心，因为不同的行业只需要针对颗粒特性、产品和工艺性能的特定应用，去选择最适当的球形度表征层级和颗粒形状参数——比如说赘生物指数就能直接用于3D打印粉的质量控制和评价。

如果您也想了解“最正确”的球形度测量姿势，不妨来第六届“全国粉体检测与表面修饰技术交流会”看看！届时，来自仪思奇（北京）科技发展有限公司的杨正红总经理将发表题为《颗粒球形度的检测技术与应用实践》，教您深入学习了解颗粒球形度的测量原理。感兴趣的话就查看会议详情并报名吧，不要错过与专家面对面直接交流的宝贵机会咯！

关于报告人

杨正红，1985年毕业于北京大学，师从著名化学家，我国生物无机化学学科的开拓者，中科院院士王夔教授。留校任教至副研究员期间，主要从事自由基生命科学研究并担任天然药物及仿生药物国家重点实验室仪器组组长，先后发表及合作发表论文三十余篇，获得国家教委科技进步二等奖及北京市卫生局科技进步二等奖各一项。

杨正红先生自离开大学教学和科研岗位后，从1997年起负责颗粒特性分析仪器的技术支持及销售，自2000年以来，有近20篇颗粒特性分析的论文发表，其著作《物理吸附100问》已经脱销。他先后被聘为瑞士华嘉公司分析仪器部产品专家、销售经理，英国马尔文仪器公司北方区经理， 并同时担任美国康塔仪器公司的中国区经理及北京代表处首席代表。2016年7月，杨正红先生创建仪思奇（北京）科技发展有限公司，致力于国外最先进仪器分析技术的引入推广和国产化先进仪器装备的自主研发和产业化进程。

粉体圈会务组

本文为粉体圈原创作品，未经许可，不得转载，也不得歪曲、篡改或复制本文内容，否则本公司将依法追究法律责任。