Serbuk ultrafines merujuk kepada bahan dengan saiz zarah antara mikron hingga skala nanometer. Menurut konsensus dalam galian industri pemprosesan, serbuk ultrahaluss ditakrifkan sebagai serbuk dengan 100% saiz Zarah kurang daripada 30 μm. Bahan nano mempunyai sifat unik yang tidak dimiliki oleh bahan tradisional, seperti kesan saiz, kesan terowong kuantum makroskopik dan kesan permukaan. Ciri-ciri ini menjadikannya digunakan secara meluas.
Walau bagaimanapun, bahan nano mempunyai luas permukaan khusus yang besar dan aktiviti yang tinggi, menjadikannya sangat tidak stabil. Mereka sangat terdedah kepada pengagregatan, yang membawa kepada kehilangan sifat asalnya, mengurangkan nilainya. Isu pengagregatan adalah masalah teknologi utama yang mengehadkan pembangunan bahan nano.
Pengagregatan serbuk ultrahalus merujuk kepada fenomena di mana zarah serbuk primer bersambung antara satu sama lain untuk membentuk kelompok zarah yang lebih besar semasa penyediaan, pengasingan, pengendalian atau penyimpanan. Sebab-sebab pengagregatan ultrafine serbuks terutamanya tiga kali ganda:
- Interaksi molekul antara zarah
- Interaksi elektrostatik antara zarah
- Lekatan zarah di udara
Interaksi Molekul yang Membawa kepada Pengagregatan:
Apabila bahan mineral dikisar kepada saiz tertentu, jarak antara zarah menjadi sangat kecil, dan daya van der Waals antara zarah menjadi lebih besar daripada daya graviti mereka sendiri. Oleh itu, zarah ultrahalus cenderung untuk menarik dan mengagregat antara satu sama lain. Ikatan hidrogen, jambatan air terjerap, dan lain-lain kimia ikatan pada permukaan zarah ultrahalus juga membawa kepada lekatan dan penggumpalan zarah.
Interaksi Elektrostatik Membawa Kepada Pengagregatan
Dalam proses ultrafining, disebabkan oleh kesan, geseran, dan saiz zarah yang dikurangkan, sejumlah besar cas positif atau negatif terkumpul pada permukaan zarah ultrahalus yang baru terbentuk. Zarah-zarah ini sangat tidak stabil kerana tonjolan permukaannya membawa cas positif atau negatif. Untuk mencapai keadaan yang stabil, zarah-zarah ini menarik antara satu sama lain, dan sudut tajam bersentuhan, membawa kepada pengagregatan. Daya utama yang dimainkan di sini ialah daya elektrostatik.
Lekatan Zarah di Udara
Apabila kelembapan relatif udara melebihi 65%, wap air mula terpeluwap di permukaan dan di antara zarah. Pembentukan jambatan cecair antara zarah ini sangat meningkatkan kesan pengagregatan. Tambahan pula, semasa proses pengisaran, bahan mineral menyerap banyak tenaga mekanikal atau haba, menyebabkan tenaga permukaan zarah ultrahalus yang baru terbentuk menjadi sangat tinggi. Zarah-zarah berada dalam keadaan tidak stabil, dan untuk mengurangkan tenaga permukaan, ia cenderung untuk mengagregat, dengan itu menstabilkan.
Kaedah Penyerakan dalam Fasa Cecair
Penyerakan Mekanikal
Penyerakan mekanikal menggunakan daya ricih atau hentaman luaran untuk memencarkan zarah nano dalam medium. Kaedah termasuk mengisar, kilang bebola, kilang getaran, kilang koloid, kilang jet udara dan kacau mekanikal. Walau bagaimanapun, apabila zarah meninggalkan medan gelora yang dihasilkan oleh pengadukan mekanikal, persekitaran luaran kembali normal, dan zarah mungkin terkumpul semula. Oleh itu, menggunakan gabungan pengacau mekanikal dan penyebar kimia selalunya menghasilkan kesan serakan yang lebih baik.
Penyerakan Kimia
Penyerakan kimia digunakan secara meluas dalam pengeluaran perindustrian untuk tersebar serbuk ultrahaluss dalam penggantungan. Dengan menambahkan elektrolit tak organik, surfaktan, dan penyebar polimer, sifat permukaan serbuk diubah, mengubah interaksinya dengan medium cecair dan antara zarah untuk mencapai penyebaran. Penyebar termasuk surfaktan, elektrolit bukan organik molekul kecil, penyebar polimer, dan agen gandingan, dengan penyebaran polimer adalah yang paling biasa digunakan.
Kaedah Ultrasonik
Penyerakan ultrasonik melibatkan meletakkan penggantungan terus dalam medan ultrasonik dan mengawal kekerapan dan masa pendedahan yang sesuai untuk menyebarkan zarah. Ultrasound lebih berkesan untuk menyebarkan zarah nano. Peronggaan ultrasonik menjana suhu tinggi tempatan, tekanan tinggi, gelombang kejutan yang kuat, dan mikrojet yang melemahkan interaksi nano antara zarah, dengan berkesan menghalang pengagregatan dan mencapai penyebaran. Walau bagaimanapun, terlalu panas harus dielakkan, kerana peningkatan tenaga haba dan mekanikal boleh meningkatkan perlanggaran zarah dan membawa kepada pengagregatan selanjutnya.
Kaedah Penyerakan dalam Fasa Gas
Penyebaran Kering
Dalam udara lembap, jambatan cecair antara zarah serbuk adalah punca utama pengagregatan. Pengeringan bahan pepejal melibatkan dua proses asas: pemindahan haba untuk mengewapkan air dan resapan air terwap ke dalam fasa gas. Oleh itu, menghalang pembentukan jambatan cecair atau memecahkan yang sedia ada adalah kaedah utama untuk memastikan penyebaran zarah. Kebanyakan proses pengeluaran serbuk menggunakan pemanasan dan pengeringan sebagai prarawatan.
Penyerakan Mekanikal
Penyerakan mekanikal melibatkan penggunaan daya mekanikal untuk memecahkan gugusan zarah. Syarat yang diperlukan ialah daya mekanikal (tegasan ricih dan mampatan) harus melebihi daya pelekat antara zarah. Daya ini biasanya dihasilkan oleh cakera berputar berkelajuan tinggi, suntikan aliran gas berkelajuan tinggi, dan pergolakan yang kuat. Penyerakan mekanikal mudah dilaksanakan, tetapi ia adalah kaedah penyebaran paksa. Walaupun zarah boleh dipecahkan dalam penyerakan, daya antara zarah kekal tidak berubah. Sebaik sahaja zarah meninggalkan penyerakan, ia mungkin melekat semula. Selain itu, penyebaran mekanikal boleh menyebabkan penghancuran zarah rapuh, dan keberkesanannya berkurangan apabila peralatan mekanikal semakin haus.
Penyerakan Elektrostatik
Untuk zarah homogen, daya elektrostatik mencipta tolakan disebabkan oleh cas yang sama pada permukaan. Daya elektrostatik boleh digunakan untuk penyebaran zarah. Cabarannya ialah bagaimana untuk mengecas sepenuhnya zarah. Kaedah seperti pengecasan sentuhan, pengecasan aruhan atau pengecasan korona boleh digunakan untuk mengecas zarah. Kaedah yang paling berkesan ialah pelepasan korona, di mana zarah melalui kawasan terion dan menerima cas yang sama, membolehkan tolakan elektrostatik menyebarkan zarah.
Bedak Epik
Serbuk Epik, 20+ tahun pengalaman kerja dalam industri serbuk ultrahalus. Secara aktif menggalakkan pembangunan serbuk ultra-halus masa hadapan, memfokuskan pada proses penghancuran, pengisaran, pengelasan dan pengubahsuaian serbuk ultra-halus. Hubungi kami untuk perundingan percuma dan penyelesaian tersuai! Pasukan pakar kami berdedikasi untuk menyediakan produk dan perkhidmatan berkualiti tinggi untuk memaksimumkan nilai pemprosesan serbuk anda. Serbuk Epik—Pakar Pemprosesan Serbuk Dipercayai Anda!