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中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司是專業(yè)的納米陶瓷粉體廠家,經(jīng)營納米碳化硅,納米碳化鈦,納米碳化鋯,納米碳化硼,納米氮化硅,納米氮化鈦,納米氮化鋁,石墨烯,碳納米管.電話:028-85236765.
與傳統(tǒng)陶瓷相比，納米陶瓷大幅度地提高了制品的性能，納米粉體的引入及其分散技術(shù)顯得尤為重要。將納米顆粒均勻分散或?qū)⒓{米顆粒分散到微米陶瓷顆粒基體中制備成納米陶瓷或納米微米復(fù)相陶瓷材料，可以改善和提高材料的力學(xué)性能，同時也能降低陶瓷的燒結(jié)溫度。對于納米陶瓷及納米微米復(fù)相陶瓷材料，粉體的均勻分散是獲得具有較好顯微結(jié)構(gòu)和性能的陶瓷制品的基礎(chǔ)，納米粉體的分散技術(shù)成為研究和制作納米陶瓷材料的關(guān)鍵技術(shù)。

 

納米陶瓷粉體的分散一般發(fā)生在液相之中，顆粒在液體中分散過程包括以下三個步驟：顆粒在液體中的潤濕——顆粒團(tuán)聚體在機(jī)械力作用下被分開成獨立的原生粒子或較小的團(tuán)聚體——將原生粒子或較小團(tuán)聚體穩(wěn)定，阻止再發(fā)生團(tuán)聚。

固體顆粒在液相中的分散，本質(zhì)上受固體顆粒與液相介質(zhì)的潤濕作用和在液相中顆粒間的相互作用兩者所控制。根據(jù)分散介質(zhì)的不同，分散體系可分為水性體系和非水性體系。納米陶瓷或納米微米復(fù)相陶瓷材料在制作過程中主要采用水性體系進(jìn)行分散，是以水為分散介質(zhì)的一種分散方法。本文將向大家介紹納米陶瓷粉體的物理分散方法的優(yōu)缺點。

 

1、機(jī)械分散法

 

機(jī)械分散屬于物理分散方法，是借助外界剪切力或撞擊力等機(jī)械能使納米粒子在介質(zhì)中充分分散的一種方法。機(jī)械分散法一般采用普通球磨、攪拌磨、行星磨和剪切式高速攪拌器等方式進(jìn)行。

 

其中，普通球磨、研磨效率較低，常用于已分散的料漿經(jīng)擱置后的二次分散。攪拌磨、行星磨研磨效率高，簡單易行，是最常用的一種超細(xì)粉體分散方法。但無論采取何種球磨方式都存在著一些缺點，最大的缺點是在研磨過程中，由于球與球、球與筒、球與料以及料與筒之間的撞擊、研磨，使球磨筒和球本身被磨損，磨損的物質(zhì)進(jìn)入料漿中成為雜質(zhì)，這些雜質(zhì)將不可避免地對漿料的純度及其后成品的性能產(chǎn)生影響。盡管采用與納米粉料同質(zhì)的研磨球體和磨筒襯里，但由于其基本狀態(tài)和純度與納米粉料存在差異，仍會對漿料產(chǎn)生不良影響。另外，球磨過程是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，球磨的過程不僅可以使顆粒變細(xì)，而且通過球磨可能會改變粉體的物理化學(xué)性質(zhì)，例如：可提高粉末的表面能，增加晶格不完整性，形成表面無定形層。因此，球磨分散方法會給料漿帶來一定的影響，分散時要控制好分散的時間。

 

剪切式高速攪拌器，雖然分散效果好，但它的缺點是在分散的過程中會導(dǎo)致大量的空氣裹入體系中，在高速剪切力的作用下，使整個料漿呈泡沫狀，因此分散后如何徹底消除整個體系內(nèi)的泡沫是該種分散方法的一個難題。

 

2、超聲波分散法

 

超聲波分散是一種強(qiáng)度很高的物理分散手段，是把所需處理的顆粒懸浮液直接置于超聲場中，控制恰當(dāng)?shù)某暡l率及作用時間致使顆粒充分分散[17]。利用超聲空化時產(chǎn)生的局部高溫、高壓或強(qiáng)沖擊波和微射流等，弱化微粒間的微粒作用能，可有效地防止微粒的團(tuán)聚。

 

超聲波分散的效果與超聲波的頻率和功率有關(guān)，不同粒度的粉體對應(yīng)不同的最適宜的超聲波頻率。粉體粒度越小，超聲分散所需頻率越大。粒度增加，其頻率相應(yīng)降低。超聲功率越大分散效果越佳。因此，在選擇超聲波儀器時，一定要選擇功力大的棒式超聲儀器，而不能選擇小功率的用于清洗的超聲儀器。在超聲分散時，要控制好料漿溫度不宜過高，防止隨溫度的升高，顆粒碰撞的幾率也增加，可能會進(jìn)一步加劇團(tuán)聚。為避免料漿過熱可采取間歇式分散和用空氣或水進(jìn)行冷卻的方法。

 

超聲波用于微粒懸浮夜的分散，雖然效果很好，但存在的問題是：一旦停止超聲波振蕩，仍有可能使微粒再度團(tuán)聚；超聲波處理一定時間后，顆粒的粒度不能再進(jìn)一步減小，繼續(xù)處理也會重新引起顆粒的團(tuán)聚；超聲波對極細(xì)小的微粒，其分散效果并不理想，因為超聲波分散使顆粒共振加速運(yùn)動，顆粒碰撞能量增加，可能導(dǎo)致團(tuán)聚，而且由于其能耗大，大規(guī)模使用在經(jīng)濟(jì)上還存在許多問題。

 

小結(jié)：納米顆粒分散技術(shù)是新興邊緣科學(xué)，因納米粒子具有自發(fā)團(tuán)聚的趨勢，而團(tuán)聚的存在又將大大影響納米粉體優(yōu)勢的發(fā)揮，影響到產(chǎn)品的最終性能，因此如何改善納米粉體在液相介質(zhì)中的分散和穩(wěn)定性是十分重要的課題，納米材料的分散技術(shù)已成為納米陶瓷材料發(fā)展的技術(shù)瓶頸。所以，對于納米材料分散劑的系統(tǒng)研究、制備和應(yīng)用開發(fā)，是納米陶瓷材料研究的一項重要課題。