ผงอนุภาคนาโนเซรามิกและสารช่วยกระจายตัวทั่วไป

อนุภาคเซรามิกมีการใช้งานที่หลากหลายในด้านวัสดุศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ วิศวกรรมเคมี การแพทย์ และสาขาอื่นๆ แต่เนื่องจากอนุภาคเซรามิกมีพลังงานพื้นผิวสูงและมีลักษณะการรวมตัวง่าย การกระจายตัวจึงเป็นความท้าทายสำคัญในการเตรียมวัสดุเซรามิกประสิทธิภาพสูงมาโดยตลอด บทความนี้จะแนะนำอนุภาคเซรามิกประเภททั่วไป และแนะนำสารช่วยกระจายตัวที่เหมาะสมสำหรับวัสดุเซรามิกต่างๆ เพื่อปรับปรุงความเสถียรในการกระจายตัวและประสิทธิภาพการประมวลผล

อันดับแรก. การจำแนกประเภทของอนุภาคเซรามิกทั่วไป

อนุภาคเซรามิกสามารถแบ่งออกเป็นออกไซด์ คาร์ไบด์ ไนไตรด์ โบไรด์ ฯลฯ ตามองค์ประกอบทางเคมี ต่อไปนี้คืออนุภาคเซรามิกทั่วไปบางส่วนและการใช้งาน:

1. เซรามิกออกไซด์

อลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3): มีความแข็งสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง ใช้สำหรับสารกัดกร่อน วัสดุทนไฟ และพื้นผิวอิเล็กทรอนิกส์

ZrO2 (เซอร์โคเนีย): มีความเหนียวสูง ใช้สำหรับการบูรณะฟัน ตลับลูกปืน เซ็นเซอร์ออกซิเจน

SiO2 (ซิลิคอนไดออกไซด์): ใช้ในการเคลือบ สารตัวเติม และแก้วนำแสง

TiO2  (ไทเทเนียมไดออกไซด์): โฟโตคะตะไลซิส, เม็ดสี, วัสดุกันแดด

ZnO (ซิงค์ออกไซด์): วาริสเตอร์, วัสดุต้านเชื้อแบคทีเรีย, สารเสริมแรงยาง

2. เซรามิกคาร์ไบด์

SiC (หนวดและอนุภาคซิลิคอนคาร์ไบด์): เสริมความแข็งแรงและเสริมความแข็งแกร่ง การนำความร้อนสูง ทนต่อการสึกหรอ ใช้ในเซมิคอนดักเตอร์ ผ้าเบรก และส่วนประกอบที่ทนต่ออุณหภูมิสูง

B4C (โบรอนคาร์ไบด์): วัสดุแข็งยิ่งยวดที่ใช้สำหรับเกราะกันกระสุนและตัวดูดซับนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

ห้องน้ำ (ทังสเตนคาร์ไบด์): เครื่องมือตัดโลหะผสมแข็ง, ดอกสว่าน

3. เซรามิกไนไตรด์

Si3N4 (ซิลิคอนไนไตรด์): มีความเหนียวสูง สามารถหล่อลื่นได้ในตัว ใช้สำหรับตลับลูกปืนและส่วนประกอบเครื่องยนต์

AlN (อะลูมิเนียมไนไตรด์): การนำความร้อนสูง เป็นฉนวน ใช้สำหรับพื้นผิวบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

BN (โบรอนไนไตรด์): BN หกเหลี่ยม (น้ำมันหล่อลื่น), ลูกบาศก์ BN (สารขัดถูแข็งพิเศษ)

4. เซรามิกโบไรด์

TiB2 (ไทเทเนียมไดโบไรด์): มีจุดหลอมเหลวสูง เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ใช้เป็นวัสดุอิเล็กโทรดและการเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอ

ZrB2 (เซอร์โคเนียมไดโบไรด์): เซรามิกอุณหภูมิสูงพิเศษที่ใช้สำหรับวัสดุป้องกันความร้อนในอวกาศ

5. เซรามิกคอมโพสิต/เซรามิกเชิงฟังก์ชัน

BaTiO3 (แบเรียมไททาเนต): วัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริกที่ใช้ในตัวเก็บประจุและอุปกรณ์เพียโซอิเล็กทริก

PZT (ลีดเซอร์โคเนตไททาเนต): เซรามิกเพียโซอิเล็กทริกที่ใช้ในเซ็นเซอร์และเครื่องทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิก

ที่สอง. ปัญหาการกระจายตัวของอนุภาคเซรามิก

อนุภาคเซรามิกเนื่องจากพลังงานพื้นผิวสูงและขนาดอนุภาคเล็ก (โดยเฉพาะอนุภาคระดับนาโน) มีแนวโน้มที่จะเกิดการเกาะตัวกัน ซึ่งนำไปสู่:

1. การเพิ่มความหนืดของสารละลายส่งผลต่อคุณสมบัติทางรีโอโลจี

2. การเผาผนึกที่ไม่สม่ำเสมอจะช่วยลดคุณสมบัติทางกลของผลิตภัณฑ์เซรามิก

3.การกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอในสารเคลือบหรือวัสดุคอมโพสิตส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน

ดังนั้นการเลือกสารช่วยกระจายตัวแบบเซรามิกที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งสำคัญ

ที่สาม. การจำแนกประเภทและการเลือกสารช่วยกระจายตัวแบบเซรามิก

หน้าที่ของสารช่วยกระจายตัวแบบเซรามิกคือการลดแรง van der Waals ระหว่างอนุภาคและปรับปรุงความเสถียรของสารแขวนลอย ตามคุณสมบัติทางเคมี สารช่วยกระจายตัวสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ดังต่อไปนี้:

1. สารช่วยกระจายตัวแบบไอออนิก

เหมาะสำหรับระบบที่ใช้น้ำ ทำให้อนุภาคมีความเสถียรผ่านการขับไล่ไฟฟ้าสถิต

ประเภทประจุลบ (มีประจุลบ):

โซเดียมโพลีอะคริเลต (PAAS): เหมาะสำหรับเซรามิกออกไซด์ เช่น Al2O3, SiO3, ZrO2 เป็นต้น

โซเดียมโดเดซิลเบนซีนซัลโฟเนต (SDBS): มักใช้ในเซรามิกที่ไม่ใช่ออกไซด์ เช่น SiC และ Si3N4

ประเภทประจุบวก (มีประจุบวก):

เฮกซาเดซิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ (CTAB): เหมาะสำหรับอนุภาคเซรามิกที่มีประจุลบ (เช่น ZrO2 บางส่วน)

2. สารช่วยกระจายตัวที่ไม่ใช่ไอออนิก

เหมาะสำหรับระบบตัวทำละลายอินทรีย์ ทำให้อนุภาคคงตัวผ่านการกีดขวางแบบสเตอริก

โพลีไวนิลไพโรลิโดน (PVP): เหมาะสำหรับเซรามิกที่ไม่ใช่ออกไซด์ เช่น SiC, AlN, BN ฯลฯ

โพลีเอทิลีนไกลคอล (PEG): เหมาะสำหรับเซรามิกเชิงฟังก์ชัน เช่น BaTiO3 และ PZT

ซีรี่ส์ BYK (เช่น BYK-110): เหมาะสำหรับสารละลายเซรามิกที่มีปริมาณของแข็งสูง

3. ตัวแทนการมีเพศสัมพันธ์

ใช้เพื่อปรับปรุงความเข้ากันได้ระหว่างเซรามิกและพื้นผิวอินทรีย์ เช่น:

สารเชื่อมต่อไซเลน (KH-550, KH-570): เหมาะสำหรับเซรามิกออกไซด์ เช่น SiO2 และ Al2O3

สารเชื่อมต่อไทเทเนียมเอสเทอร์ (NDZ-101): เหมาะสำหรับเซรามิกพลังงานพื้นผิวสูง เช่น SiC และ TiB2

4. สารช่วยกระจายตัวโพลีเมอร์

เหมาะสำหรับอนุภาคนาโนเซรามิกเพื่อป้องกันการจับตัวเป็นก้อนทุติยภูมิ

กรดโพลีอะคริลิก (PAA): เหมาะสำหรับ nano ZrO2, TiO2 ฯลฯ

โพลีเมทิลเมทาคริเลต (PMMA): เหมาะสำหรับเซรามิกไนไตรด์ เช่น Si3N4 และ AlN

SAT NANO คือซัพพลายเออร์ผงเซรามิกที่ดีที่สุดในประเทศจีน หากคุณมีคำถามเกี่ยวกับเซรามิกออกไซด์ เช่น Al2O3, SiO3, ZrO2 โปรดติดต่อเราที่ sales03@satnano.com