مسحوق متناهية الصغر (يُعرف أيضًا باسم المسحوق فائق الدقة) يشير عادةً إلى المسحوق ذي حجم الجسيمات أقل من 1250 شبكة (10 ميكرومتر). وهي مقسمة إلى مسحوق ميكرونمسحوق دون الميكرون ومسحوق النانو. عند سحق المادة الصلبة إلى مقياس الميكرون أو حتى النانومتر، تصبح فيزيائية و المواد الكيميائية ستتغير خصائصه بشكل كبير. وهذا يجعل المسحوق فائق النعومة موضوعًا رئيسيًا في البحث العلمي والتطبيقات الصناعية. مسحوق متناهية الصغر تلعب المساحيق الدقيقة دورًا محوريًا في الصناعات الحديثة، وتُستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات، والصناعات الخفيفة، والكيماويات، والجيش، والطب التقليدي، والزراعة، والأغذية. تُسهم هذه المساحيق في دفع عجلة التقدم الصناعي والتكنولوجي. يُعدّ التحليل الدقيق لتوصيف المساحيق الدقيقة، مثل حجم الجسيمات، وشكلها، وتوزيعها، وخصائص سطحها، أمرًا بالغ الأهمية، إذ يؤثر بشكل مباشر على كفاءة البحث والتطوير وتحسين العمليات. ويضمن إتقان أساليب توصيف المساحيق الدقيقة دعمًا فنيًا قويًا لكلٍّ من البحث والإنتاج.
طرق تحديد الشخصية الرئيسية
في الوقت الحالي، تتضمن توصيف المسحوق فائق الدقة تحليل حجم الجسيمات، وتحديد مساحة السطح المحددة، وتوصيف التركيب الكيميائي والبنية الفيزيائية، وتوصيف التكتلات.
تحليل الديناميكيات
حجم الجسيمات هو حجم المادة بعد التشتت الدقيق. الطرق الرئيسية المستخدمة لتحليل حجم جسيمات المسحوق فائق الدقة هي: طريقة تشتت حيود الليزر، وطريقة الترسيب، وطريقة المقاومة، وطريقة المجهر الإلكتروني، بالإضافة إلى طريقة عرض خط حيود الأشعة السينية.
قياس مساحة السطح المحددة
عند تحضير المواد المشتتة بدقة، ومع تناقص حجم الجسيمات، تتشكل أسطح جسيمية أكثر فأكثر. يؤدي هذا إلى تغيير كبير في طاقة السطح، ويُستخدم مفهوم المساحة السطحية النوعية لربط مساحة سطح الجسيم بحجمه. أي: المساحة السطحية النوعية للحجم = المساحة السطحية الكلية للجسيم / الحجم الكلي للجسيم. المساحة السطحية النوعية للكتلة = المساحة السطحية الكلية للجسيم / الكتلة الكلية للجسيم. في التطبيقات العملية، يمكن قياس المساحة السطحية النوعية للمساحيق بطرق الامتزاز، والغمر الحراري، والنفاذية. يعتمد اختيار الطريقة على متطلبات القياس وظروفه، مثل المواد والمعدات.
التركيب الكيميائي وتوصيف البنية الفيزيائية
تتميز طرق التحليل الكيميائي التقليدية بدقة نتائجها، إلا أنها محدودة بمواد المسحوق ذات الثبات الكيميائي الجيد. في المقابل، يتميز التحليل الآلي بمزايا فريدة. من مزايا المجاهر الإلكترونية الماسحة عمق مجال كبير، وصور ثلاثية الأبعاد، وتكبير عالي. بالإضافة إلى ذلك، يتميز تحضير العينة بسهولة تحضيرها، وقلة التلف الإلكتروني الذي قد يلحق بها. يمكن الكشف مباشرةً عن التركيب السطحي للعينة، وتحليل التركيب الكيميائي للمنطقة المجهرية. يساعد حيود الأشعة السينية متعدد البلورات في تحليل الطور، ويتجاوز محدودية طرق التحليل الطيفي الكيميائي والذري. تكشف هذه الطرق التقليدية عن العناصر دون الكشف عن أطوارها. يكشف حيود الأشعة السينية عن الأطوار الفعلية الموجودة في العينة.
توصيف التكتل
يمكن تقسيم خصائص التكتلات إلى حجمها وشكلها وتوزيعها ومحتواها، بالإضافة إلى مسامية وحجم المسام وتوزيع التكتلات، وكثافتها وبنيتها الدقيقة الداخلية ومتانتها، وخصائص الترابط بين الجسيمات الأولية داخلها، وغيرها. ومن الطرق الشائعة لتوصيف التكتلات: مراقبة البنية الدقيقة التقليدية، وطريقة كثافة الجنين وضغطه، وطريقة تسلل الزئبق، وغيرها. كما توجد تقنيات ناشئة مثل طريقة الرنين المغناطيسي النووي منخفض المجال.
خاتمة
خصائص مساحيق فائقة الدقة تُحدد خصائص المساحيق الدقيقة بشكل كبير أدائها في مختلف المجالات. لذلك، يُعدّ التوصيف الدقيق لحجم الجسيمات، ومساحة السطح النوعية، والتركيب الكيميائي، والبنية الفيزيائية، وحالة التكتل أمرًا بالغ الأهمية. لكل طريقة مزاياها وعيوبها. يتطلب اختيار طريقة التوصيف المناسبة دراسة شاملة لخصائص المسحوق، ومتطلبات التطبيق، وظروف الاختبار. في المستقبل، ومع تقدم العلوم والتكنولوجيا، ستستمر دقة وسرعة وأتمتة طرق التوصيف في التحسن. سيوفر هذا دعمًا فنيًا أكثر موثوقية لأبحاث وتطبيقات المساحيق فائقة الدقة، كما سيعزز تطوير وابتكار الصناعات ذات الصلة.