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冷冻干燥机可制备具有独特声、光、电、磁、热、力等高性能特性的纳米复合材料与应用产物。通过冷冻干燥机的孔隙控制，可使氧化石墨烯保持疏松多孔形貌；在稀土冻干粉体制备中，保持原有功能价值、分散性无团聚、纯度高，解决了传统工艺中污染、纯度不达标及团聚的难题。
冷冻干燥机在低温接近真空的环境，隔绝了氧气并抑制了微生物生长与酶促反应，使得纳米物质在干燥过程中不经化学反应、不发生氧化或酶变，维持化学纯度与高生化活性，可实现颗粒细小（可达纳米级）、粒径分布均匀（窄分布）、无硬团聚（仅凭物理振动即可良好分散）、化学纯度高。
冷冻干燥机还能用于冻干生物组织、冻干敷料、冻干载体等。物料中的水分以固态形式直接升华，避免了因液态水存在而可能导致的细胞结构塌陷、活性成分迁移或失活等问题，大限度地保留了材料原有的结构。
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