เหตุผลหลักว่าทำไมการรักษาพื้นผิวจึงมีความจำเป็นสำหรับความบริสุทธิ์สูงระดับซับไมครอนผงไมโครอลูมินา(โดยปกติจะมีขนาดอนุภาคระหว่าง 100 นาโนเมตรถึง 1 ไมโครเมตร) คือพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ทำให้เกิดพลังงานพื้นผิวที่สูงมาก คุณสมบัติทางกายภาพนี้ทำให้เกิด 'ผลข้างเคียง' ที่ร้ายแรงในสภาวะที่ไม่ได้รับการรักษา ผงไมโครอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงระดับซับไมครอนมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันเนื่องจากมีขนาดอนุภาคเล็ก พื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ และพลังงานพื้นผิวสูง ซึ่งเป็นปัญหาทั่วไปในการใช้งาน เพื่อแก้ปัญหานี้ จำเป็นต้องพิจารณาสามมิติของฟิสิกส์ เคมี และเทคโนโลยีอย่างครอบคลุม และเลือกวิธีแก้ปัญหาดีพอลิเมอไรเซชันที่เหมาะสมที่สุด
นี่เป็นแนวทางหลักในการแก้ปัญหาการเกาะกลุ่ม โดยมุ่งเป้าไปที่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติพื้นผิวของผงด้วยวิธีทางเคมีหรือกายภาพ ลดพลังงานพื้นผิวของพวกมัน หรือนำแรงผลักกันระหว่างอนุภาค
1. ตัวแทนเชื่อมต่อไซเลน, ตัวแทนเชื่อมต่อไทเทเนียมเอสเตอร์, ตัวแทนเชื่อมต่ออลูมิเนียมเอสเตอร์ ฯลฯ เป็นตัวเลือกที่ใช้กันทั่วไป พวกมันสามารถทำปฏิกิริยากับหมู่ไฮดรอกซิลบนพื้นผิวของอลูมินาเพื่อสร้างชั้นโมเลกุลอินทรีย์ ซึ่งช่วยปรับปรุงความเข้ากันได้และการกระจายตัวของพวกมันในระบบอินทรีย์ เมื่อเลือก ควรให้ความสนใจกับกิจกรรมไฮโดรไลซิสและอัตราการควบแน่นของสารเชื่อมต่อเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้การรวมตัวรุนแรงขึ้นเนื่องจากการ "เชื่อม" ระหว่างอนุภาคที่เกิดจากปฏิกิริยาเร็วเกินไป
2 ระบบน้ำของสารช่วยกระจายตัวแบบโพลีเมอร์: แนะนำให้ใช้สารช่วยกระจายตัวแบบประจุลบ เช่น โซเดียมโพลีอะคริเลตและโซเดียมเฮกซาเมตาฟอสเฟต ซึ่งสร้างแรงผลักด้วยไฟฟ้าสถิต (เอฟเฟกต์สองชั้น) ผ่านการไอออไนซ์เพื่อทำให้การกระจายตัวคงที่ เฟสน้ำมัน/ระบบตัวทำละลายอินทรีย์: เลือกสารช่วยกระจายตัวที่มีหมู่อัลคิลสายโซ่ยาว เช่น ฟอสเฟตเอสเทอร์ โซเดียมโอลีเอต หรือโคโพลีเมอร์บล็อกน้ำหนักโมเลกุลสูง ซึ่งส่วนใหญ่ป้องกันไม่ให้อนุภาคเข้าใกล้ผ่านผลกระทบจากอุปสรรคสเตอริก
3 การเคลือบอนินทรีย์ใช้วิธีการโซลเจลในการเคลือบพื้นผิวของอนุภาคอลูมินาด้วยชั้นนาโน SiO ₂ และออกไซด์อื่นๆ เพื่อสร้างเกราะกั้นทางกายภาพ ซึ่งปิดกั้นการสัมผัสโดยตรงระหว่างอนุภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ปริมาณของสารช่วยกระจายตัวหรือสารเชื่อมต่อที่เติมมักจะอยู่ที่ 0.5% -3% ของมวลผง ปริมาณที่ไม่เพียงพอไม่สามารถครอบคลุมพื้นผิวของอนุภาคได้ทั้งหมด ในขณะที่ปริมาณที่มากเกินไปอาจนำไปสู่การดูดซับหลายชั้นหรือเพิ่มความหนืดของระบบ ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน แนะนำให้กำหนดปริมาณที่เหมาะสมโดยการทดลองขนาดเล็ก
บนพื้นฐานของการปรับเปลี่ยนพื้นผิว รวมกับกระบวนการทางกายภาพที่เหมาะสม มวลรวมที่เกิดขึ้นสามารถกระจายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ
1 การกระจายตัวแบบอัลตราโซนิกใช้ "เอฟเฟกต์คาวิเทชัน" ที่สร้างขึ้นโดยคลื่นอัลตราโซนิกในของเหลวเพื่อสร้างแรงกระแทกเฉพาะที่ที่แข็งแกร่ง ซึ่งสามารถสลายมวลรวมแบบอ่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะสำหรับการกระจายตัวของสารละลายในห้องปฏิบัติการหรือกลุ่มเล็ก ควรคำนึงถึงการควบคุมอุณหภูมิระหว่างการประมวลผลเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป
2 การกัดลูกบอลพลังงานสูง/การกัดทรายจะเปิดกลุ่มก้อนโดยการชน แรงเฉือน และแรงเสียดทานระหว่างตัวกลางการบด (เช่น ก้อนเซอร์โคเนีย) และผง วิธีนี้มีประสิทธิภาพสูง แต่ต้องมีการปรับความเร็ว อัตราส่วนลูกบอลต่อวัสดุ และเวลาให้เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการบดมากเกินไปจนทำให้เกิดสิ่งเจือปนหรือสร้างความเสียหายต่อสัณฐานวิทยาของอนุภาค
การทำแห้งเป็นขั้นตอนสำคัญที่นำไปสู่การจับตัวเป็นก้อนทุติยภูมิ ในระหว่างการอบแห้งแบบดั้งเดิม แรงฝอยที่เกิดจากการระเหยของความชื้นจะดึงอนุภาคเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา
① การทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง ขั้นแรกแช่แข็งสารแขวนลอยที่บรรจุผงให้กลายเป็นของแข็ง จากนั้นจึงระเหิดน้ำแข็งโดยตรงในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ กระบวนการนี้หลีกเลี่ยงการสร้างสะพานของเหลวและแรงของเส้นเลือดฝอยโดยสิ้นเชิง และเป็นหนึ่งในวิธีการทำให้แห้งที่ดีที่สุดในการป้องกันการจับตัวเป็นก้อนแข็งและได้ผงหลวม
2 การอบแห้งแบบสเปรย์สามารถรับอนุภาคทรงกลมที่มีความลื่นไหลได้ดีโดยการทำให้สารละลายเป็นละอองและทำให้แห้งอย่างรวดเร็ว ต้องมีการควบคุมพารามิเตอร์ที่แม่นยำ เช่น อุณหภูมิอากาศขาเข้าและความเร็วการทำให้เป็นละออง และสามารถเพิ่มสารช่วยกระจายตัวลงในสารละลายล่วงหน้าเพื่อช่วยได้
ต่อไปนี้คือวิธีการที่แนะนำโดยช่างเทคนิค SAT NANO DANA โดยอิงจากวิธีการผลิตและอุปกรณ์ของบริษัท
| มิติ |
การกัดลูกปัดแบบเปียก |
การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยความดันสูง (HPH) |
การกัดด้วยเจ็ท (กระบวนการแห้ง) |
อัลตราโซนิก |
| หลักการทำงาน |
แรงเฉือนและแรงกระแทกจากตัวกลางการเจียร (เช่น เซอร์โคเนีย/เม็ดอลูมินา) |
แรงดันตกทันที การกระแทกที่ความเร็วสูง และการเกิดโพรงอากาศ |
การชนกันของอนุภาคต่ออนุภาคความเร็วสูงที่ขับเคลื่อนโดยอากาศอัด |
คลื่นกระแทกและไมโครเจ็ตเฉพาะจุดที่สร้างขึ้นโดยการเกิดโพรงอากาศแบบอะคูสติก |
| ความสามารถในการลดการจับตัวเป็นก้อน |
สุดขีด: สามารถทำลายทั้งการจับกลุ่มแบบอ่อนและการจับกลุ่มแข็งบางส่วน (คอเผา) |
แข็งแกร่ง: มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการจับกลุ่มแบบอ่อนและการกลั่นคลัสเตอร์ขนาดย่อยไมครอน |
ปานกลาง: ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับทำลายกระจุกหยาบในรูปแบบผงแห้ง |
ต่ำถึงปานกลาง: มีผลเฉพาะกับการจับกลุ่มแบบอ่อน/อ่อนเท่านั้น ไม่ได้ผลกับอนุภาคที่ถูกเผา |
| การควบคุมความบริสุทธิ์/ความเสี่ยงในการปนเปื้อน |
ความท้าทาย: ความเสี่ยงต่อการสึกหรอจากเม็ดบีด/ซับ ต้องใช้ตัวกลางและไลเนอร์อลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อรักษา "ความบริสุทธิ์สูง" |
ยอดเยี่ยม: กระบวนการไร้สื่อ ความเสี่ยงต่ำมากของการปนเปื้อนข้าม |
ดีเยี่ยม: ไม่มีการใช้สื่อการบด ง่ายต่อการใช้วัสดุบุโพลีเมอร์หรือเซรามิกเพื่อป้องกันการดึงโลหะ |
สูงสุด: วิธีการแบบไม่สัมผัส (หรือหัววัดไทเทเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูง); รับประกันการปนเปื้อนจากภายนอกเป็นศูนย์ |
| การกระจายขนาดอนุภาค (PSD) |
แคบที่สุด: ให้ความสม่ำเสมอของขนาดอนุภาคในระดับสูงสุด |
แคบ: มีความสม่ำเสมอที่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสารละลายที่มีความหนืดต่ำ |
ค่อนข้างกว้าง: การควบคุมการกระจายแบบละเอียดมีความแม่นยำน้อยกว่า |
ตัวแปร: ขึ้นอยู่กับสถานะเริ่มต้นและความเข้มข้นของผงเป็นอย่างมาก |
| การใช้งานทั่วไป |
การเคลือบตัวแยกแบตเตอรี่ Li-ion, สารละลายขัด CMP ระดับไฮเอนด์, เพสต์อิเล็กทรอนิกส์ |
เซรามิกชั้นดีขั้นสูง การขัดเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ การเคลือบฟิล์มบางแบบพิเศษ |
สารตัวเติมอินเทอร์เฟซการระบายความร้อน, ผงสเปรย์เซรามิก, วัตถุดิบที่ผ่านกระบวนการแห้งล่วงหน้า |
การสุ่มตัวอย่างในห้องปฏิบัติการ R&D, การกระจายตัวของสารเติมแต่งที่มีความแม่นยำ, การกำจัดอากาศขั้นสุดท้ายก่อนใช้งาน |