重新定義實驗室真密度分析的自動化效率

【技術專題】從電池材料到精密陶瓷：真密度測量的關鍵挑戰與技術突破

作者利泓科技
日期2026-02-04
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　　在材料科學領域，密度不僅僅是一個物理常數，它是決定產品質量、製程穩定性以及最終性能的關鍵指標。特別是「真密度（True Density/Skeletal Density）」，即扣除材料內部封閉孔隙與顆粒間隙後的固體體積密度，更是現代高端製造不可或缺的參數。
本期電子報將與您分享真密度的最新應用趨勢，並探討氣體置換法（Gas Pycnometry）技術中的關鍵設計差異，最後為您介紹如何透過「全自動化整合」提升實驗室的效率與數據可靠性。

一、 真密度的應用現況與關鍵領域

　　真密度測量是利用氣體（通常為氦氣或氮氣）極強的穿透力，進入材料的開放孔隙中，從而精準計算出骨架體積。這項技術目前廣泛應用於以下高科技與傳產領域：
• 新能源與電池產業： 測量電極粉末的體積填充能力，以及塗佈前漿料的固含量百分比，對於電池能量密度至關重要。
• 積層製造（3D列印）： 監測金屬粉末或聚合物粉末的混合比例，確保燒結後的零件結構強度。
• 製藥與食品： 評估賦形劑與活性成分（API）的組成，監測藥錠包衣的缺陷或內部空隙。
• 陶瓷與催化劑： 追蹤陶瓷材料在燒結過程中的晶相結構變化，以及檢測是否存在封閉孔隙。
• 石油與開採： 分析鑽井液中固體添加劑（如重晶石）的純度，以及岩屑的孔隙特性。

二、 技術核心：Parallel（並聯）與 Series（串聯）參考腔室的差異

　　在氣體比重儀（Gas Pycnometer）的設計中，樣品腔（Sample Chamber）與參考腔（Reference Chamber）的體積匹配度是決定測量精度的關鍵。為了適應不同體積的樣品，市面上的儀器主要採取兩種設計路徑：
1. Series（串聯）設計： 這是傳統設計，氣體通常依序流經腔室。雖然結構簡單，但在處理極大或極小樣品時，固定的參考腔體積可能導致壓力變化不夠顯著，影響測量解析度。
2. Parallel（並聯）設計（DensiPyc 採用）： 採用創新的「智慧雙參考腔室」系統。系統內建兩個不同體積的並聯參考腔，這使得儀器能夠根據樣品槽的大小（如 10ml, 35ml, 100ml），自動組合出三種不同的參考體積模式。
並聯設計的優勢： 透過軟體智慧匹配，系統能讓樣品腔與參考腔的「死體積（Dead Volume）」達到最佳平衡，最大程度地減少系統誤差，確保無論是測量微量粉末還是大塊固體，都能獲得極高的一致性與重複。

三、 DensiPyc 1000：以整合力重新定義量測效率

　　在了解了核心原理後，我們很高興向您介紹 AMI (Advanced Measurement Instruments) 的全新一代產品——DensiPyc 1000。這不僅是一台氣體比重儀，更是一個整合了樣品前處理與測量的全自動工作站。
針對實驗室常見的痛點，DensiPyc 1000 透過三大內建功能顯著提升了使用者的效益：
 
1. 內建微量天平：告別繁瑣，效率提升 80%
傳統測量需要先在外部天平稱重，再轉移樣品，這不僅耗時，還容易因樣品殘留或抄寫數據產生人為誤差。
• 效益： DensiPyc 1000 直接在儀器內整合了最大量程 500g、精度 0.001g 的微量天平。樣品放入後自動稱重並開始測試，將單一樣品的前處理時間從 10 分鐘縮短至 2 分鐘以內，大幅提升實驗室產能,。
 
2. 內建真空幫浦：更純淨、更精確
多孔材料或粉末樣品極易吸附空氣或水分，影響真密度的準確性。
• 效益： 內建的無油隔膜真空幫浦（Oil-free Vacuum Pump）可達到 10 kPa 的真空度。使用者無需外接吵雜且佔空間的幫浦，即可在測試前自動對樣品進行真空脫氣，確保測量的是材料的「骨架」而非吸附的雜質。
 
3. 精密溫控系統：排除環境干擾
氣體體積對溫度極其敏感，實驗室的室溫波動往往是數據飄移的主因。
• 效益： DensiPyc 1000 採用 Peltier（帕爾帖）溫控模組，能在 4°C 至 60°C 範圍內提供穩定性優於 ±0.01°C 的精準控溫。這不僅消除了環境溫度的影響，更讓您能夠研究材料在不同溫度下的密度變化特性。

結語

　　DensiPyc 1000 透過全自動機械密封（Robot Hand）技術與上述的三合一整合設計，消除了傳統手動操作的不確定性，為您的實驗室帶來「可靠的數據」與「倍增的生產力」。
若您對 DensiPyc 1000 感興趣，或希望安排樣品測試演示，歡迎隨時與我們聯繫。
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