投資能為組織帶來潛在收益的分析儀器前，聽取他人的經驗是非常有用的。本次，我們很榮幸地邀請到來自贏創硅基產品組合的合作科學家，與大家一同分享有關FT4粉體流變儀®的使用、應用和價值的第一手分析見解。
贏創是二氧化硅生產商之一，業務涵蓋醫療、個護、食品、農業、飼料和家居護理行業。十多年前，贏創初次投資了FT4粉體流變儀。此后，該組織越來越多的科學家開始使用這款儀器，并擴展到從美國到德國的整個公司，所生成的重要信息為食品、制藥和農藥到個護、化妝品和家居產品，再到塑料和3D打印等行業應用提供支持。讓我們跟隨這些每天致力于改善粉體特性的解決方案創造者，了解他們的觀點和經驗。
01 決定投資
贏創是如何確定FT4的潛力并決定進行投資的？
二氧化硅是一種常見產品添加劑，作用包括提高分散性、防止結塊、控制流體流變、用作消泡劑等。很多行業都依靠二氧化硅來改善粉體流動性。憑借具有多功能的沉淀二氧化硅和氣相二氧化硅系列產品，贏創可針對不同應用的特定需求提供定制化解決方案。因此，我們的關鍵業務是精準掌握二氧化硅表現性能的相關機理。我司長期投資于粉體流動性測試設備。
“大約35年前，我們開發出了使用自制料斗評價粉體流動性的內部方法。” AEROSIL® 和 SIPERNAT® 硅基產品技術總監 Chris Proulx 說道。“多年來，我們對這些料斗進行了優化，并將其作為孔口流出類型評價的簡單、有用工具提供給我們的客戶。我們也試過振實密度法、卡爾指數測量、休止角、剪切池、可壓性等，但這些都是單一維度的測試方法。我們想要更加高效的方式：例如，藥物配方的休止角測試需要花費20分鐘，而這個時間內FT4能完成很多項測量，提供更豐富的信息。”
“十多年前，我在展會上初次接觸到FT4。我認為它的真正潛力在于可為我們的產品提供科學解讀和證明，特別是已有明確證據表明其成功應用的制藥行業。從一開始，這款儀器就深受工程師的青睞，因為它可促進數據的吸收和使用。深入了解粉體行為是一項長期任務，我們很快認識到FT4才是改進的關鍵。”
通過進一步的儀器調研（包括樣品測試），證實了前期潛力評價結果，初始投資的成功為向食品行業的大量出售奠定合理的實踐與理論基礎。贏創的各種潛在產品在特定用例具有不同的性能優勢。
“通過這款設備，我們可以向客戶證明我們對工業應用的全面了解以及產品在解決問題方面的性能。FT4提供的關鍵數據對于業務發展至關重要。”
02 掌握儀器
學習使用FT4有多容易？
經過“前幾代”科學家的經驗積累，贏創能夠快速開展FT4的操作培訓工作。通常只需要兩到三小時的動手實踐培訓，即可將儀器交至實習生進行操作：即使是沒有經驗的科學家，也可使用這款簡單工具來生成有用、可靠的信息。但是，對于早期用戶來說，也是這樣的嗎？能否介紹下第一次使用時的感受？
“盡管FT4會生成大量數據，但經證實這款儀器非常簡單易學。” Chris Proulx 表示，“此外，它還向我們提供了多種可用支持。除資源豐富、內容實用的參考網站外，客服人員響應迅速，知識面廣，能夠隨時為我們提供所需的優質支持。與其他傳統方法相比，可同時進行多項測試，因此測量速度快。事實上，只需相對較短的時間，即可生成大量有用數據。”
“這款儀器會引導用戶完成所需的全部測試，”結構性聚合物總經理 Vikram Devarajan 評價道，“每一步測試都有圖片和說明。所以，即使是從零開始學習，培訓要求也很低，學習曲線并不陡峭。這是一款開箱即用、全面的粉體測試工具包，隨附文檔的作用非常大。”
“標準測試程序、自動化水平和軟件使FT4成為真正的用戶友好型工具。”應用科學家Jonathan Gorka贊同道，“樣品制備和運行非常簡單，方便快速生成大量信息。在粉體測試中，既要能夠實現方法定制，又要確保儀器的易用性。有的儀器看似具有較高的定制靈活性，但設備操作較復雜，學習起來也很費勁。FT4在這二者中取得了最佳平衡：一方面保證了基礎功能，另一方面可根據自身需求量身定制測試，方便用戶高效、快速地工作。”
03 產生新的見解
FT4 生成了哪些信息？它如何闡明粉體性能？
“FT4能夠建立微觀和宏觀的橋梁。”高級技術營銷經理 Saiid Mohammed 說道，“我的意思是它可以讓人看到顆粒層面變化的堆積效應。我們使用的二氧化硅通常有很多細小顆粒，這些細小顆粒可粘附到較大的基質顆粒上并影響粉體行為。通過掃描電子顯微鏡等技術，可以觀察粘附、顆粒表面覆蓋和形態相關變化，但我們需要了解其實際表現：顆粒相互作用的變化如何影響應用相關特性（例如流動性）。這就是我們從FT4得到的信息。”
贏創科學家使用了FT4的全部功能，包括動態、截切、堆積粉體測試能力，旨在通過不同測試程序獲得任何給定粉體樣品的多維度見解。
“這就像是拼圖一樣。” Saiid Mohammed繼續說道，“每一項測試都針對產品的不同性能。剪切池提供了一部分信息，而加入可壓性和透氣性相關數據后，我們即可獲取更多產品信息。我們也使用動態測試和充氣測試作為基準程序。完成產品的整個拼圖后，即可深入了解并優化客戶解決方案，這是一件很有成就感的工作。”
對于3D打印等應用，非常重視干粉流動行為以及重復量化流動性的能力。此外，剪切池測試經驗證尤其適用于洗滌劑表征，要求通過添加液體表面活性劑來闡明粉體系統的相互作用（粘結）。“當混合物表面逐漸覆蓋表面活性劑，我們即可測量出表面活性劑添加量對粘性和剪切的影響。”對于需要吸收力的應用，評價配方中的液體含量時，粘性也是一個有用參數。
該小組還需要重復進行多方面的粉體測試。
“FT4作為多元測試儀器，能提供很多粉體流變的相關信息，我是液體流變學專業出身，因此對粉體流變學語言也比較敏感，兩者可以相互補充。”個護和化妝品部門科學家 Christina Sotelo 說道，“在個護部門，流變的科學和統計數據可用于主觀評價產品質量以及合意性，FT4已成功證明了這一點。通過全面測量玉米淀粉、云母、滑石粉等成分，我們以此量化了‘滑度’這一特性。我們還能直接研究吸濕性的影響，這是爽身粉的另一關鍵參數。通過這些測量，我們可在基礎配方中添加各種成分以提高配方‘滑度’，這在定組研究中是可感知的。”
“檢測二氧化硅對聚合物粉末的影響時，我發現透氣性和可壓性具有很好的區分度。”Jonathan Gorka說道，“透氣性對于細粉非常敏感，這些細粉對粉體性能產生了重大影響。塑料粉末會在壓力下變成固體塊。我們的添加劑能夠改變顆粒的填充性。此外，動態參數能夠區分靜電堆積對流動性的影響，尤其是低導電性粉體。通過 FT4，我們可以觀察粉體中是否存在這些問題，并用我們的產品予以解決。”
“通過有效運用各項測試發現產品的增值賣點，確實是一種非常不錯的方法。通過測量壓力和剪切對吸收液體的粉體的影響，我們可以確定配方中產品的用量、混合物的耐受程度、以及填充裝袋時的流動表現。”
04 收獲回報
FT4的好處是什么？
贏創與FT4的合作主要帶來三個好處。首先，提高了效率，節省了時間和成本。其次是能力提升，可解決技術問題，提供功能強大、科學合理的解決方案，直接滿足客戶要求。最后，成為行業領域的專家，加強客戶和其他業務伙伴對于我們的信任。
“開發用于3D打印的新型聚合物粉末時，我們可能會篩選多達500種配方。” Vikram Devarajan 說道。“有了FT4，我們可以每種使用100g，從測試數據中快速縮小可選范圍。即使沒有打印試驗，也可以剔除過度潤滑或者流動性差的配方，從而輕松節省大約兩個月的打印時間。開發進度更快，浪費更少。”
“例如，我們與某藥品制造商的合作項目就很好地說明FT4所能提供的深度理解。” Chris Proulx說道，“在該項目中，我們需要為在灌裝過程中出現問題的配方進行改進。很多藥物配方經過了所有藥物開發階段，卻在藥物輸送階段出現問題。藥物粉末通常粘性較強，混合、運輸過程越多，灌裝時越容易發生問題。由于顆粒摩擦，顆粒配方中的活性成分很容易泄漏。而FT4剪切程度則能看出粘性的變化，選定助流劑的添加量和添加方式，從而減少配方摩擦和顆粒應力，解決灌裝過程中的粘性問題。”
“FT4具有標志性意義！” Saiid Mohammed 說道。“每當客戶得知我們正在使用FT4 時，他們會認為我們能提供值得信賴的專業知識和服務水平，然后與我們合作。并且，當我們向客戶展示診斷和解決粉體加工問題的先進能力時，FT4會使他們相信我們能成為其強大的合作伙伴。對于所展示的FT4數據，我總是對其質量充滿信心，相信科學是可靠的。我們的業務由此獲益良多。”
關于數據完整性的觀點得到了該小組其他成員的認同。如前所述，學會數據解讀（術語經驗、理解機器能力、顆粒測量和在制品性能經驗等），盡管需要花費時間，但非常有幫助。
05 經驗教訓
對于那些想要優化粉體測試方法，或正在考慮使用FT4的任何人，您有什么建議嗎？
以下是對FT4用戶的實用建議：
“確保每次都嚴格遵守測試程序。”結構性聚合物高級科學家 Abhi Bhat 博士說道，“這些程序經過了嚴格定義，必須時刻遵循。一方面可通過調節循環等步驟來實現FT4的高重復性，盡可能減少操作員之間的差異，另一方面則需遵循簡單說明，確保實現最佳性能。”
“事實上，我們已將FT4用于生產和產品質量檢測，” Vikram Devarajan 補充道，“在這種環境下，重復性和易用性是重要因素，但我們相信FT4會在這兩個方面都表現出色。”
對于更通用的粉體測試建議，提供的一致性建議是：“不要僅憑單一數據解讀粉體行為。”
“如果有能力在相對較短的時間內測量多個參數，最終就會發現與應用相關的特性。”Christina Sotelo 說道，“這就像是法醫學的收集證據過程。制定需要完成的檢查表：透氣性、充氣數據、剪切等。核心動態測試是普遍相關的，重復測試均采用了基本流動能/可變流速測試程序。”
“如果是對過去的自己，我會建議不要在一條信息上花費太多的時間。” Saiid Mohammed說道。“更有效的方法是先完成一系列測試，然后嘗試解讀所有信息。儀器上花費的時間越多，學到的知識越多，但我的教訓是可以在最開始就節省好幾個小時！”
“理解FT4提供的信息、在粉體和應用基礎上進行數據解讀，都需要時間。” Chris Proulx說道。“對于復雜的粉體行為，生成可靠、多維度的數據是解決配方和加工問題的關鍵第一步。現在，我們有了可用的大型FT4數據庫。這些數據永遠不會過期，因此我們可用來闡明新問題、預測新配方的表現。隨著不斷的學習，我們將更容易理解和控制添加劑的行為。”
結語
通過來自贏創科學家的經驗分享，證明了FT4是一款值得信賴、經常使用且有價值的儀器，在試驗室中占據了重要的一席之地。毫無疑問，學習充分利用數據需要時間，不止作為儀器，還需要進行區分，但回報顯然是值得的。任何儀器都無法消除粉體的復雜性。相反，正確的儀器可提供精確、可靠的相關數據，幫助粉體科學家利用這種復雜性開發出功能強大、回報豐厚的工業解決方案。贏創的經驗表明一切皆有可能。
感謝以下贏創專家的參與和見解：
Abhi Bhat，結構性聚合物高級科學家；
Vikram Devarajan，結構性聚合物總經理；
Jonathan Gorka，應用科學家；
Saiid Mohammed，高級技術營銷經理；
Chris Proulx，AEROSIL®和SIPERNAT®技術總監；
Christina Sotelo，個護和化妝品部門科學家
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