未知物组分剖析:方法思路及最新应用

未知物组分剖析是结合分析化学与材料科学等多领域理论知识,用于指导科研、教学及生产的技术。其思路是从待测物本身特性出发,设计科学的试验方案对各组分进行有效分离及定性定量,综合所有试验数据和谱图,结合材料合成及工艺学理论判定物质的最终组成。

新材料、生命科学等领域的不断发展对分析测试技术提出了更高的要求。“分析化学应从单纯地提供数据,上升到从分析数据中提出有用的信息和知识,进而成为生产和科研中实际问题的解决者”[1]已逐渐成为共识。人们不再满足于了解产品中特定物质如塑化剂等“含不含”“含多少”的基本问题,而是希望分析测试技术能更紧密的为生活生产服务。例如:在产品开发方面,人们希望能通过分析技术进行配方还原,指导企业的生产和研发。这种通过技术手段对从公开渠道取得的产品进行拆卸、测绘、分析等而获得的有关技术信息的过程被称为“反向工程”(reverse engineering)。反向工程技术能够大幅提高效率,节省研发成本,已在软件编程[2]、3D建模[3]等行业得到广泛应用,但在化工产品生产领域的应用报道则相对较少;在失效分析和质量控制方面,人们则希望利用分析测试技术寻找产品质量问题发生的原因并提出解决方案;对日常接触的日化品及空气环境,人们也希望了解其中是否含有危害人体健康的物质。
上述应用都涉及到对复杂未知物进行组分剖析,而目前关于此领域的报道特别是立足于应用的文章相对较少。王磊[4]、王敬尊[1][5]等对复杂物质系统剖析的基础理论曾进行了探讨,对未知物的表面、形态、结构等方面分析手段进行了研究,并列举了部分实例。但随着现代工业技术日新月异,未知物剖析技术及其应用领域也已经不断更新扩展;许多相关文章针对特定材料的剖析方法进行研究,如Eby等[6]利用纳米级红外光谱仪(AFM-IR联用仪)及热分析手段对未知多层聚合物材料进行反向工程研究,但并未对未知物组分剖析的思路进行归纳及对其应用进行探讨。本文立足于当前生产生活中的实际应用,结合仪器分析技术的发展,对未知物组分剖析技术方法设计及应用前景进行了综述。