Разница в силе сцепления между различными порошками обусловлена типом и силой межчастичных сил (силы Ван-дер-Ваальса, капиллярные силы, электростатические силы и т. д.), а ее основные влияющие факторы включают размер частиц, шероховатость поверхности, содержание влаги и свойства материала, в результате чего сила сцепления может охватывать несколько порядков величины (от 10 ⁻⁶ Н до 10 ⁻¹ Н). Эту разницу можно количественно описать с помощью индекса признаков агрегации, поверхностного натяжения и модели коррекции шероховатости.
Размер частиц: 5 мкм является ключевым пределом силы сцепления.
Ультратонкие порошки с размером частиц менее 5 мкм имеют значительно увеличенный показатель агрегационной характеристики из-за большой удельной поверхности и сил Ван-дер-Ваальса, преобладающих над силой сцепления. Эксперименты показали, что при уменьшении диаметра частиц с 10 мкм до 2 мкм число агломерации (отношение силы взаимодействия частиц к силе тяжести) может увеличиваться на три порядка, в результате чего порошок переходит из состояния «свободной текучести» в состояние «сильной агломерации».
Например, сплоченностьнанодиоксид титана(размер частиц ~ 20 нм) более чем в 100 раз превышает размер частиц диоксида титана микрометра из-за высокой доли открытых атомов на поверхности мелких частиц и более сильных межмолекулярных взаимодействий. Для порошков с размером частиц более 5 мкм сила гравитации превышает силу Ван-дер-Ваальса, а сила сцепления определяется в основном механическим схватыванием и трением. Показатель агломерации близок к 1, сыпучесть хорошая.
Шероховатость поверхности: «когезионный восстановитель» для сухого порошка
Сила сцепления частиц с гладкой поверхностью возникает в основном за счет прямых межмолекулярных взаимодействий, тогда как микровыступы (шероховатость >10 нм) на поверхности реальных порошков существенно ослабляют этот эффект. Теоретические расчеты показывают, что сухая адгезия шероховатых стеклянных шариков составляет всего 1/10 от адгезии гладких сфер, поскольку микровыпуклое тело экранирует силы Ван-дер-Ваальса, уменьшая эффективную площадь контакта до менее чем 10% от видимой площади. Например, сферический алюминиевый порошок (шероховатость поверхности Ra=0,1 мкм), измельченный потоком воздуха, имеет на 40% меньшую силу сцепления и более значительное улучшение сыпучести, чем неравномерный алюминиевый порошок (Ra=1,2 мкм), измельченный механическим измельчением.
Содержание влаги: капиллярная сила вызывает «ступенчатый рост» силы сцепления.
Небольшое количество воды (<5%) образует жидкие мостики между частицами, создавая капиллярное сцепление, выходящее далеко за рамки сухого состояния. Для порошка стеклянных шариков добавление 0,5% влаги может увеличить силу сцепления с 10 ⁻⁵ Н до 10 ⁻² Н, что определяется по формуле cap-2 πγ LVRcos θ, где ключевыми параметрами являются поверхностное натяжение γ - LV и угол смачивания θ. Например, сила сцепления кварцевого песка в сухом состоянии составляет всего 0,01 Н. После добавления воды до 2% сила сцепления может достигать 0,3 Н за счет капиллярного образования мостиков, что достаточно для образования стабильной структуры «замка из песка». Но когда содержание влаги превышает 15%, частицы полностью покрываются пленкой воды, и капиллярная сила уменьшается, а в силе сцепления начинает преобладать плавучесть.
Свойства материала: поверхностное натяжение и регулирующее влияние химических групп
Разница в поверхностной энергии разных материалов приводит к разным значениям когезионной основы. Например, металлические порошки (например, медный порошок, поверхностная энергия γ _СВ-1Дж/м²) имеют когезионную прочность в 30 раз выше, чем полимерные порошки (например, полиэтиленовые, γ _СВ-0,03Дж/м²). Порошок, содержащий специальные функциональные группы (например, гидроксилированный диоксид кремния), имеет когезию более чем на 50% выше, чем у аналогичных неполярных порошков за счет водородных связей. Смолы на водной основе, такие как SV-6145, могут улучшить текучесть покрытия, сохраняя при этом адгезию за счет снижения когезии (при сохранении фиксирующих групп). Принцип конструкции заключается в использовании групп с низкой поверхностной энергией для ослабления межчастичного притяжения.
SAT NANO является лучшим поставщиком оксидного порошка в Китае. Мы можем предложить наночастицы и микрочастицы. Если у вас есть какие-либо вопросы о порошке al2o3, порошке tio2 и порошке sio2, пожалуйста, свяжитесь с нами по адресу sales03@satnano.com.
