Các vật liệu như polyme, nhựa, commposites, kim loại, hợp kim, ceramics, giấy và board mạch có các đặc tính đa dạng ảnh hưởng đến hiệu suất của vật liệu. Do đó, hiểu biết về đặc tính vật liệu là điều cần thiết để xác định vật liệu hoặc sản phẩm của có phù hợp với mục đích sử dụng hay không hoặc để hiểu và khắc phục lỗi sai sót trong quá trình tổng hợp vật liệu.

Để đảm bảo chất lượng của vật liệu, giải quyết các vấn đề về hiệu năng của vật liệu, phát triển sản phẩm mới, bạn cần biết cấu trúc, thành phần vật liệu cũng như tính chất hóa học hoặc các đặc tính cơ – lý của vật liệu

Hiện nay có rất nhiều kỹ thuật phân tích vật liệu, bao gồm:

1. Phân tích bằng phương pháp kính hiển vi

a/ Phân tích bề mặt vật liệu

• Scanning Electron Microscopy (SEM)

Nghiên cứu bề mặt vật liệu và hạt, phân tích sự hư hai của vật liệu, mô phỏng kết cấu và hình thái, hoặc sự nhiễm bẩn của vật liệu:

• Transmission Electron Microscopy (TEM)

Cung cấp thông tin quan trọng về cấu trúc bên trong của vật liệu:

• X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)

Định lượng nguyên tố thành phần trong vật liệu và trạng thái hóa học của thành phần

• X-Ray Diffraction (XRD)

Phân tích cấu trúc tinh thể, bao gồm sự sắp xếp nguyên tử, kích thước tinh thể cũng như các khiếm khuyết trong tinh thể

b/ Phân tích công nghệ nano

• Phân tích hạt nano

Phân tích kích thước hạt và hình thái hạt bằng kính hiển vi điện tử

Ứng dụng phân tích hình ảnh để tạo thông tin định lượng về sự phân bố kích thước và hình dạng

Phân tích carbon nanotubes bằng cách sử dụng phổ Raman để theo dõi đường kính ống và độ tinh khiết của mẫu, kết hợp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) và phân tích nguyên tố để có thông tin về độ tinh khiết của mẫu hoặc dư lượng xúc tác

• Phân tích phân tán nano

Các đặc tính tối ưu phụ thuộc vào việc đạt được sự phân tán đồng đều (không bị đông tụ), và đôi khi cũng phụ thuộc vào việc kiểm soát định hướng phân tán nano

Sử dụng các kỹ thuật như kính hiển vi điện tử, nhiễu xạ tia X và các phương pháp quang phổ để mô tả hình thái tổng hợp và định lượng tính đồng nhất hoặc định hướng của sự phân tán.

2. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)

Phân tích và xác định hợp chất hóa học trong hỗn hợp các hợp chất hóa học khác nhau

FTIR có thể kết hợp được với các kỹ thuật khác để cung cấp đầy đủ thông tin hơn về cấu trúc phân tử hóa học (FTIR/TGA,…)

3. Nuclear Magnetic Resonance (NMR)

Phân tích cấu trúc hóa học của chất lỏng và chất rắn hòa tan

Định lượng các thành phần trong hỗn hợp

Nghiên cứu động học và nhiệt độ của hỗn hợp phản ứng

Định tính polymer, bao gồm cấu trúc, tỉ lệ co-monomer, nhóm cuối và phân tử lượng trung bình (Mw)

4. Sắc ký và khối phổ

Sắc ký cho phép định lượng và xác định các chất hóa học và hợp chất hóa học

Khối phổ dùng để phát hiện và xác định các chất chưa biết, hỗn hợp, cấu trúc hóa học,… Khi kết hợp với các kỹ thuật hiện đại khác, cho phép phát hiện chất dưới dạng vết.

5. Phân tích nhiệt

Nhiệt độ thủy tinh hóa (Tg)

Nhiệt độ thủy tinh hóa của một vật liệu, khi dưới nhiệt độ đó các vật liệu vô định hình hoạt động như một chất rắn thủy tinh và trên nhiệt độ đó các vật liệu tương tự hoạt động như thể chúng là chất lỏng hoặc chất rắn giống như cao su. Nhiệt độ thủy tinh hóa (Tg) là một trong những đặc tính vật liệu cơ bản nhất và có tác động lớn đến tính phù hợp của vật liệu đối với một ứng dụng nhất định

Có rất nhiều kỹ thuật xác định được nhiệt độ thủy tinh hóa của vật liệu tuy nhiên có 3 kỹ thuật phổ biến hiện nay là: Differential Scanning Calorimetry (DSC), Dynamic Mechanical Analysis (DMA), và Thermomechanical Analysis (TMA)

6. Phân tích tính chất cơ lý của vật liệu

• Kiểm tra độ va đập
• Kiểm tra độ cứng (các phương pháp khác nhau tùy thuộc vào vật liệu và nhu cầu nghiên cứu: Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop)
• Ngoài ra còn các chỉ tiêu khác như: kiểm tra độ mài mòn, độ kéo dãn,…