قابلية التشتت مسحوق يؤثر تشتت المسحوق بشكل مباشر على ثباته، وتدفقه، وقابليته للبلل، وتجانسه في المذيبات. وفي النهاية، يُحدد جودة المنتج. بمعنى آخر، يؤثر تشتت المسحوق بشكل مباشر على قيمة استخدام مواد المسحوق.
مسحوق التشتت والمشتتات
نظراً لكبر مساحة السطح النوعية وطاقة السطح للمساحيق فائقة الدقة، فإن الجسيمات معرضة للتجمع والتكتل أثناء التحضير وما بعد المعالجة. وهذا يُشكل جسيمات ثانوية تفقد خصائصها الممتازة الأصلية.
في مواد المساحيق، توجد قوى فان دير فالس بين الجسيمات. كما توجد قوى تنافر ناتجة عن الطبقة الكهربائية المزدوجة. عندما تتجاوز قوى التنافر بين الجسيمات قوى التجاذب، تتنافر الجسيمات، مما يؤدي إلى تشتت المسحوق. وعندما تكون قوى التجاذب أقوى من قوى التنافر، تقترب الجسيمات من بعضها وتتكتل. عوامل التشتيت هي مواد تُمتَز على سطح الجسيمات المشتتة بطريقة اتجاهية، مما يمنع تكتل وسط التشتيت ويحافظ على نشاط السطح لفترة معينة. يمتزج بعض عوامل التشتيت على سطح المسحوق. تمتد الأجزاء طويلة السلسلة في وسط التشتيت، مما يعزز تشتت المسحوق بفعالية.
طرق التشتت الفيزيائي للمساحيق
طريقة التشتت الميكانيكي
التشتت الميكانيكي هو طريقة تشتت فيزيائية. يستخدم قوة قص خارجية أو قوة تأثير لتشتيت الجسيمات النانوية في وسط. تستخدم هذه الطريقة عادةً مواد عادية. مطاحن الكرات, مطاحن الدبابيس, مطاحن توربوأو محركات عالية السرعة من النوع القصي. الحالة المثالية هي التجانس المجهري. مطحنة الكرة كفاءة طحنها منخفضة. تُستخدم في التشتيت الثانوي للرواسب المشتتة سابقًا بعد الترسيب. تُعدّ المطاحن المُحرِّكة والمطاحن الكوكبية أكثر كفاءة. التحريك هو عملية تجانس المواد. بالإضافة إلى التأثيرات الفيزيائية، قد يتضمن المواد الكيميائية التفاعلات، وتحقيق التجانس المجهري.
مع ذلك، لجميع طرق طحن الكرات بعض العيوب. أثناء عملية الطحن، قد تدخل جزيئات التآكل إلى المسحوق، فتتحول هذه الجزيئات إلى ملوثات، مما يؤثر على نقاء المسحوق وأداء المنتج النهائي.
طريقة التشتت بالموجات فوق الصوتية
آلية تشتت الموجات فوق الصوتية هي انتشار الموجات فوق الصوتية في نظام التشتت كموجات ثابتة، مما يُسبب تمددًا وضغطًا دوريين لجزيئات المسحوق. قد تُحدث الموجات فوق الصوتية أيضًا تجويفًا في السائل، مما يُساعد على تشتت الجسيمات. تُضعف درجات الحرارة والضغوط العالية والموجات الصدمية والنفثات الدقيقة الناتجة عن التجويف بالموجات فوق الصوتية القوى بين الجسيمات، مما يمنع تكتل الجسيمات بفعالية. يعتمد تأثير التشتت للموجات فوق الصوتية على ترددها وقوتها.
طريقة التشتت الكهرومغناطيسي
تعتمد طريقة التشتيت الكهرومغناطيسي على قضبان تحريك مغناطيسية حديدية. تتحرك هذه القضبان في المجال المغناطيسي الناتج عن الجهد المتناوب. تُعد هذه الطريقة أقل فعالية في تشتيت المساحيق فائقة الدقة.
طريقة تدفق التأثير
تستخدم هذه الطريقة تدفقات مضطربة عالية الضغط والسرعة، بالإضافة إلى تأثيرات فوق صوتية ناتجة عن عملية التصادم. يساعد هذا على تشتيت جزيئات المسحوق. تُعد تقنية تدفق التصادم مناسبة لتشتيت مساحيق بمستوى دون الميكرون.
عوامل التشتيت غير العضوية
أكثر عوامل التشتيت غير العضوية استخدامًا هي بولي فوسفات (مثل سداسي ميتافوسفات الصوديوم)، والسيليكات، والكربونات. آلية استقرار التشتيت في عوامل التشتيت غير العضوية هي التثبيت الكهروستاتيكي. يتضمن ذلك الامتزاز الفيزيائي، والامتزاز المميز، والامتزاز الأيوني النوعي. تُعطي هذه الطرق الجسيمات شحنات موجبة أو سالبة، مما يزيد من التنافر الكهروستاتيكي على سطح الجسيم، ويرفع حاجز الطاقة على منحنى الطاقة الكامنة. ونتيجة لذلك، تقل احتمالية تكتل الجسيمات أثناء الحركة الحرارية أو الحركة البراونية.
خاتمة
في تشتت المساحيق فائقة الدقة، يُعد اختيار وسط التشتت المناسب أمرًا بالغ الأهمية. يجب أن يعتمد الوسط على خصائص سطح الجسيمات فائقة الدقة. المبدأ الأساسي هو أن الجسيمات غير القطبية تتشتت في السوائل غير القطبية، بينما تتشتت الجسيمات القطبية في السوائل القطبية. كما تؤثر قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) ودرجة حرارة وسط التشتت على قابلية التشتت. تُشكل هذه العوامل أساس دراسة قابلية تشتت المساحيق وحل المشكلات ذات الصلة.
مسحوق ملحمي
في مجال تشتيت المساحيق فائقة الدقة، تلعب معدات الطحن المتطورة من شركة Epic Powder دورًا حاسمًا في تحقيق تشتيت مثالي للجسيمات. من خلال الجمع بين مطاحن الكرات عالية الكفاءة، ومطاحن الدبابيس، ومطاحن التوربينات، وغيرها من تقنيات الطحن المتخصصة، تضمن Epic Powder طحن الجسيمات بدقة وتوزيعها بشكل جيد. يؤثر اختيار وسيط التشتيت، إلى جانب عمليات الطحن الدقيقة، بشكل مباشر على جودة وأداء المنتج النهائي. بخبرة تزيد عن 20 عامًا في معالجة المساحيق، تواصل Epic Powder الابتكار، مقدمةً حلولاً مصممة خصيصًا للصناعات التي تتطلب تشتيتًا موحدًا وعالي الجودة للمساحيق.