초미세분말s는 미크론에서 나노미터 규모에 이르는 입자 크기를 가진 물질을 의미합니다. 광물 가공 산업, 초미립분말s는 100%를 갖는 분말로 정의됩니다. 입자 크기 30μm 미만. 나노소재는 크기 효과, 거시적 양자 터널링 효과, 표면 효과 등 기존 소재가 갖지 못한 고유한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성 덕분에 나노소재는 널리 사용되고 있습니다.
그러나 나노소재는 비표면적이 크고 활성도가 높아 매우 불안정합니다. 또한 응집이 발생하기 쉬워 본래의 특성을 잃고 가치가 감소합니다. 응집 문제는 나노소재 개발을 제한하는 핵심 기술 과제입니다.
초미립 분말 응집은 제조, 분리, 취급 또는 보관 과정에서 1차 분말 입자들이 서로 연결되어 더 큰 입자 덩어리를 형성하는 현상을 말합니다. 초미립 분말 응집의 원인은 다음과 같습니다. 가루s는 주로 세 가지로 나뉜다.
- 분자 상호 작용 입자
- 입자 간의 정전기적 상호작용
- 공기 중 입자의 부착
응집으로 이어지는 분자 상호작용:
광물 재료를 일정 크기로 분쇄하면 입자 간 거리가 매우 짧아지고, 입자 간의 반데르발스 힘이 자체 중력보다 훨씬 커집니다. 따라서 초미세 입자는 서로 끌어당기고 응집되는 경향이 있습니다. 수소 결합, 흡착된 물 다리, 그리고 기타 화학적인 초미립자 표면의 결합은 입자의 접착과 응집을 초래합니다.
응집으로 이어지는 정전기적 상호작용
초미립화 공정에서는 충격, 마찰, 그리고 입자 크기 감소로 인해 새로 형성된 초미립자 표면에 다량의 양전하 또는 음전하가 축적됩니다. 이러한 입자는 표면 돌출부에 양전하 또는 음전하가 존재하기 때문에 매우 불안정합니다. 안정 상태에 도달하기 위해 이러한 입자들은 서로 끌어당기고, 날카로운 모서리가 서로 접촉하여 응집을 일으킵니다. 여기서 작용하는 주요 힘은 정전기력입니다.
공기 중 입자의 접착력
공기의 상대 습도가 65%를 초과하면 수증기가 표면과 입자 사이에 응축되기 시작합니다. 입자 사이에 액체 다리가 형성되어 응집 효과가 크게 향상됩니다. 또한, 분쇄 과정에서 광물성 물질은 많은 기계적 또는 열 에너지를 흡수하여 새로 형성된 초미립자의 표면 에너지가 매우 높아집니다. 입자는 불안정한 상태에 있기 때문에 표면 에너지를 줄이기 위해 응집되는 경향이 있어 안정화됩니다.
액상 분산 방법
기계적 분산
기계적 분산은 외부 전단력이나 충격력을 이용하여 나노입자를 매질에 분산시키는 방법입니다. 다음과 같은 방법이 있습니다. 연마볼 밀링, 진동 밀링, 콜로이드 밀, 에어젯 밀, 그리고 기계적 교반 등이 있습니다. 그러나 입자가 기계적 교반으로 생성된 난류장을 벗어나면 외부 환경이 정상으로 돌아와 입자가 다시 응집될 수 있습니다. 따라서 기계적 교반과 화학적 분산제를 함께 사용하면 더 나은 분산 효과를 얻을 수 있습니다.
화학 분산
화학 분산은 산업 생산에서 널리 사용됩니다. 초미립분말현탁액 상태. 무기 전해질, 계면활성제, 고분자 분산제를 첨가하면 분말의 표면 특성이 변화하여 액체 매질과의 상호작용 및 입자 간 상호작용이 변화하여 분산이 이루어집니다. 분산제에는 계면활성제, 저분자 무기 전해질, 고분자 분산제, 커플링제가 있으며, 고분자 분산제가 가장 일반적으로 사용됩니다.
초음파 방식
초음파 분산은 현탁액을 초음파장에 직접 넣고 입자를 분산시키기 위한 적절한 주파수와 노출 시간을 조절하는 것을 포함합니다. 초음파는 나노입자 분산에 더욱 효과적입니다. 초음파 캐비테이션은 국소적인 고온, 고압, 강력한 충격파, 그리고 입자 간 나노 상호작용을 약화시키는 마이크로젯을 생성하여 응집을 효과적으로 방지하고 분산을 달성합니다. 그러나 열 에너지와 기계적 에너지가 증가하면 입자 충돌이 증가하고 응집이 심화될 수 있으므로 과열은 피해야 합니다.
기체상 분산 방법
건조 분산
습한 공기 중에서는 분말 입자 사이의 액체 다리가 응집의 주요 원인입니다. 고체 물질의 건조에는 두 가지 기본 과정이 포함됩니다. 물을 기화시키는 열 전달과 기화된 물이 기체 상태로 확산되는 것입니다. 따라서 액체 다리 형성을 방지하거나 기존 다리를 끊는 것은 입자 분산을 보장하는 핵심 방법입니다. 대부분의 분말 생산 공정은 전처리로 가열과 건조를 사용합니다.
기계적 분산
기계적 분산은 기계적 힘을 이용하여 입자 클러스터를 분해하는 것을 포함합니다. 필요한 조건은 기계적 힘(전단 응력 및 압축 응력)이 입자 간의 접착력보다 커야 한다는 것입니다. 이 힘은 일반적으로 고속 회전 디스크, 고속 가스 흐름 주입, 그리고 강한 난류에 의해 생성됩니다. 기계적 분산은 구현하기 쉽지만 강제 분산 방법입니다. 입자는 분산기에서 분해될 수 있지만, 입자 간의 힘은 변하지 않습니다. 입자가 분산기를 벗어나면 다시 부착될 수 있습니다. 더욱이, 기계적 분산은 취성 입자의 파쇄로 이어질 수 있으며, 기계 장비의 마모로 인해 그 효과가 감소합니다.
정전기 분산
균질 입자의 경우, 정전기력은 표면의 동일한 전하로 인해 반발력을 발생시킵니다. 정전기력은 입자 분산에 사용될 수 있습니다. 문제는 입자를 완전히 충전하는 방법입니다. 접촉 대전, 유도 대전, 또는 코로나 대전과 같은 방법을 사용하여 입자를 대전시킬 수 있습니다. 가장 효과적인 방법은 코로나 방전으로, 입자가 이온화된 영역을 통과하면서 동일한 전하를 받게 되어 정전기적 반발력으로 입자를 분산시키는 것입니다.
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