Daur ulang limbah besi boron neodymium: harta karun yang tak boleh dilewatkan
Magnet permanen neodymium iron boron (NdFeB) banyak digunakan dalam pembangkit listrik tenaga angin, kendaraan energi baru, dan produk elektronik karena sifat magnetiknya yang luar biasa, sehingga dijuluki "Raja Magnet". Namun, tingkat skrap dalam proses produksi magnet NdFeB mencapai 30%, dan ditambah dengan masa pakainya yang terbatas, hal ini menghasilkan limbah NdFeB dalam jumlah besar.
Limbah ini mengandung hingga 30% unsur tanah jarang, jauh melebihi kandungan bijih tanah jarang primer, menjadikannya sumber daya sekunder yang sangat berharga. Pemanfaatan unsur tanah jarang secara efisien dari limbah NdFeB sangat penting untuk memastikan keamanan sumber daya tanah jarang, mengurangi polusi lingkungan, dan mendorong pembangunan berkelanjutan.
Karakteristik dan Sumber Limbah NdFeB
Limbah NdFeB sebagian besar berasal dari skrap, produk cacat, dan produk elektronik yang mengandung magnet yang telah dihentikan penggunaannya selama proses pembuatan magnet. Komposisi kimianya kompleks; Selain unsur tanah jarang utama Nd dan Pr, unsur-unsur seperti Dy dan Tb sering ditambahkan untuk meningkatkan koersivitas, dan unsur-unsur seperti Co, Al, dan Cu ditambahkan untuk meningkatkan kinerja secara keseluruhan. Berdasarkan kandungan unsur tanah jarang (UTJ), limbah NdFeB dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori: tanah jarang rendah (UTJ < 20%), tanah jarang sedang (20%–30%), dan tanah jarang tinggi (> 30%).
Saat ini, proses daur ulang limbah NdFeB terutama dibagi menjadi teknologi daur ulang pirometalurgi, hidrometalurgi, dan daur ulang baru.
(I) Proses Daur Ulang Pirometalurgi
Daur ulang pirometalurgi memisahkan unsur tanah jarang dari besi melalui reaksi suhu tinggi. Metode utamanya meliputi oksidasi selektif, pemisahan klorinasi, paduan cair, dan pemisahan fusi terak-logam.
Oksidasi selektif didasarkan pada fakta bahwa unsur tanah jarang memiliki afinitas terhadap oksigen yang jauh lebih tinggi daripada besi. Pada suhu tinggi, unsur tanah jarang dioksidasi secara selektif untuk membentuk oksida, yang kemudian dipisahkan dari besi metalik. Nakamoto dkk. berhasil menyiapkan oksida tanah jarang campuran dengan kemurnian melebihi 95% dan tingkat pemulihan melebihi 99% dengan mengendalikan tekanan parsial oksigen secara presisi.
Pemisahan klorinasi memanfaatkan afinitas yang kuat antara unsur tanah jarang dan klorin. Zat klorinasi seperti NH4Cl, FeCl2, atau MgCl2 digunakan untuk mengubah unsur tanah jarang menjadi klorida sebelum pemisahan. Uda menggunakan FeCl2 sebagai zat klorinasi, bereaksi pada suhu 800℃, mencapai tingkat pemulihan unsur tanah jarang sebesar 95,9% dan kemurnian produk melebihi 99%.
Metode paduan cair memanfaatkan perbedaan afinitas antara unsur tanah jarang dan besi untuk logam lain guna mencapai pengayaan dan pemisahan unsur tanah jarang dan besi yang efektif. Unsur tanah jarang Nd dapat membentuk berbagai paduan dengan titik leleh rendah dengan Ag, Mg, dll.
Metode pemisahan terak logam didasarkan pada karakteristik unsur tanah jarang dalam limbah NdFeB yang lebih mudah berikatan dengan oksigen. Semua logam dalam limbah NdFeB diubah menjadi oksida logam. Secara bersamaan, di bawah suhu tinggi agen terak, oksida besi diubah menjadi Fe logam dengan mengendalikan kondisi reduksi.
(II) Proses Pemulihan Basah
Pemulihan basah saat ini merupakan metode yang paling banyak digunakan, terutama mencakup metode pelarutan total, metode pelarutan preferensial asam klorida, metode presipitasi garam ganda, dan metode ekstraksi pelarut.
(III) Proses Daur Ulang Baru
Teknologi daur ulang baru bertujuan untuk mengatasi masalah konsumsi energi yang tinggi dan polusi yang tinggi yang terkait dengan metode tradisional, termasuk ledakan hidrogen, bioleaching, dan metode elektrokimia.
Perbandingan Berbagai Proses Daur Ulang dan Dampak Lingkungan
Proses pirometalurgi memiliki laju alir pendek dan kapasitas pemrosesan besar, tetapi konsumsi energinya tinggi dan sulit dipisahkan dari unsur tanah jarang tunggal; proses hidrometalurgi memiliki tingkat pemulihan dan kemurnian produk yang tinggi, tetapi konsumsi asamnya tinggi dan biaya pengolahan air limbahnya tinggi; proses yang lebih baru seperti bioleaching dan metode elektrokimia ramah lingkungan, tetapi sebagian besar masih dalam tahap laboratorium dan belum diterapkan dalam skala besar.
Dalam hal dampak lingkungan, proses daur ulang tradisional seringkali menggunakan asam kuat, alkali kuat, dan suhu tinggi, menghasilkan limbah cair dan gas buang dalam jumlah besar, sehingga meningkatkan beban lingkungan. Oleh karena itu, pengembangan proses daur ulang yang ramah lingkungan dan hemat energi sangatlah penting.
Daur ulang limbah NdFeB merupakan cara utama untuk mengatasi kekurangan sumber daya tanah jarang dan mengurangi polusi lingkungan. Melalui inovasi teknologi dan arahan kebijakan, industri daur ulang NdFeB akan berkembang menuju penghijauan, biaya rendah, proses singkat, dan tingkat pemulihan yang tinggi, yang akan memberikan dorongan baru bagi pembangunan berkelanjutan.
Aplikasi dan pengembangan bahan bubuk anorganik dalam industri karet
Karet banyak digunakan dalam transportasi, permesinan, elektronik, pertahanan, dan sektor-sektor ekonomi nasional lainnya. Namun, karet juga memiliki kekurangan yang signifikan, seperti gaya antarmolekul yang lemah, volume bebas yang besar, dan kemampuan kristalisasi diri yang buruk, sehingga menghasilkan kekuatan dan modulus yang rendah, serta ketahanan aus yang buruk pada material karet. Oleh karena itu, perlu ditambahkan pengisi non-logam anorganik untuk memenuhi persyaratan aplikasi ini.
Secara umum, pengisi non-logam anorganik dalam karet terutama berfungsi sebagai penguat, pengisi (meningkatkan volume) dan pengurangan biaya, meningkatkan kinerja pemrosesan, mengatur karakteristik vulkanisasi, dan memberikan fungsi-fungsi khusus.
Pengisi Mineral Non-logam Anorganik yang Umum Digunakan dalam Karet
(1) Silika
Silika saat ini merupakan bahan penguat kedua yang paling banyak digunakan dalam industri karet setelah karbon hitam. Rumus kimia silika adalah SiO2·nH2O. Struktur partikelnya mengandung banyak rongga. Ketika rongga-rongga ini berada dalam kisaran 2nm-60nm, mereka mudah bergabung dengan polimer lain, yang merupakan alasan utama mengapa silika digunakan sebagai bahan penguat. Sebagai bahan penguat, silika dapat meningkatkan ketahanan aus dan sobek material secara signifikan. Silika juga dapat meningkatkan sifat mekanik ban secara signifikan dan banyak digunakan dalam kendaraan, instrumen, kedirgantaraan, dan bidang lainnya.
(2) Kalsium Karbonat Ringan
Kalsium karbonat ringan adalah salah satu bahan pengisi paling awal dan paling banyak digunakan dalam industri karet. Penambahan kalsium karbonat ringan dalam jumlah besar ke dalam karet dapat meningkatkan volume produk, sehingga menghemat karet alam yang mahal dan mengurangi biaya. Karet pengisi kalsium karbonat ringan dapat mencapai kekuatan tarik, ketahanan aus, dan sobek yang lebih tinggi daripada vulkanisat karet murni. Kalsium karbonat ringan memiliki efek penguat yang signifikan pada karet alam dan sintetis, serta dapat menyesuaikan konsistensi. Dalam industri kabel, kaolinit dapat memberikan tingkat insulasi tertentu. (3) Kaolin
Kaolinit adalah aluminosilikat hidrat, mineral lempung yang umum. Penerapan praktisnya pada karet meningkatkan elastisitas, sifat penghalang, pemanjangan, dan kekuatan lentur karet. Penambahan kaolinit termodifikasi ke dalam karet stirena-butadiena (SBR) secara signifikan meningkatkan pemanjangan, kekuatan sobek, dan kekerasan Shore karet, sekaligus memperpanjang masa pakainya.
(4) Tanah Liat
Tanah liat dapat ditambahkan selama proses produksi ban, tergantung pada kebutuhan proses produksi. Tanah liat digunakan sebagai pengisi untuk mengurangi biaya. Namun, tanah liat tersebut harus diaktivasi agar lebih mudah terikat dengan karet. Tanah liat yang diaktivasi atau dimodifikasi dapat menggantikan sebagian karbon hitam dalam formulasi.
Studi menunjukkan bahwa seiring bertambahnya jumlah tanah liat, kekerasan, tegangan tarik 300%, dan kekuatan tarik kompon karet sedikit menurun, tetapi hal ini dapat dikompensasi dengan menyesuaikan sistem vulkanisasi. Ketika digunakan dalam formulasi tapak, setelah optimasi sistem, tanah liat juga dapat mengurangi hambatan gelinding.
(5) Barium Sulfat
Barium Sulfat dapat secara efektif meningkatkan ketahanan anti-penuaan dan cuaca pada produk karet seperti karet ban dan ban. Selain itu, dapat meningkatkan kehalusan permukaan produk karet. Sebagai pengisi karet bubuk, tidak hanya dapat meningkatkan laju aplikasi bubuk, tetapi juga memiliki keunggulan yang jelas dalam hal biaya ekonomis.
(6) Talk
Serbuk talk biasanya dibagi menjadi bubuk talk industri umum dan bubuk talk ultrahalus. Bubuk talk industri umum, sebagai pengisi karet, tidak berperan sebagai penguat dan hanya memiliki efek yang dapat diabaikan dalam meningkatkan sifat fisik karet. Oleh karena itu, bubuk talk industri umum sering digunakan sebagai agen pemisah. Di sisi lain, bubuk talk ultrahalus memiliki efek penguat yang baik. Jika digunakan sebagai pengisi karet, kekuatan tarik karet itu sendiri setara dengan efek yang dihasilkan oleh silika.
(7) Grafit
Grafit termasuk dalam mineral non-logam silikat lamelar dan memiliki konduktivitas termal, konduktivitas listrik, dan pelumasan yang baik. Penggunaan grafit sebagai pengisi karet melibatkan proses yang serupa dengan yang digunakan untuk montmorillonit, di mana grafit dipecah menjadi partikel berukuran nano menggunakan teknik khusus. Ketika nanopartikel ini bergabung dengan matriks karet, berbagai sifat fungsional karet akan meningkat. Misalnya, konduktivitas listrik, konduktivitas termal, kedap udara, dan sifat mekanis semuanya meningkat secara signifikan.
Jenis dan Aplikasi Teknologi Sferoidisasi Serbuk
Teknologi sferoidisasi serbuk, komponen penting dalam industri dan sains modern, dapat meningkatkan karakteristik permukaan dan sifat fisik serbuk, mengoptimalkan kinerja material, dan memenuhi persyaratan multifungsi. Saat ini, teknologi sferoidisasi serbuk telah merambah berbagai bidang, termasuk farmasi, pangan, kimia, perlindungan lingkungan, material, metalurgi, dan pencetakan 3D.
Teknologi penyiapan serbuk sferoid melibatkan berbagai disiplin ilmu, termasuk keahlian di bidang kimia, ilmu material, dan teknik. Di bawah ini, kami akan membahas berbagai teknologi yang terlibat dalam sferoidisasi serbuk.
Metode Pembentukan Mekanis
Metode pembentukan mekanis terutama memanfaatkan serangkaian gaya mekanis, seperti tumbukan, gesekan, dan geser, untuk mengubah bentuk dan menyerap partikel secara plastis. Pemrosesan berkelanjutan menghasilkan partikel yang lebih padat, dan tepi yang tajam secara bertahap dihaluskan dan dibulatkan oleh gaya tumbukan. Metode pembentukan mekanis memanfaatkan mesin giling tumbukan berkecepatan tinggi, mesin giling pengaduk media, dan peralatan penggilingan lainnya untuk menghasilkan material serbuk halus. Dikombinasikan dengan penggilingan kering dan basah, metode ini menghasilkan material serbuk dengan ukuran partikel yang lebih halus, distribusi ukuran partikel yang lebih sempit, dan laju sferoidisasi tertentu.
Pembentukan mekanis banyak digunakan dalam sferoidisasi dan pembentukan partikel grafit alami, grafit buatan, dan semen. Metode ini juga cocok untuk menghancurkan dan menghaluskan serbuk logam atau paduan yang rapuh. Pembentukan mekanis memanfaatkan beragam bahan baku berbiaya rendah, memanfaatkan sepenuhnya sumber daya yang ada. Metode ini menawarkan keunggulan seperti kesederhanaan, ramah lingkungan, dan skalabilitas industri. Namun, metode ini tidak terlalu selektif dalam hal material, dan tidak dapat menjamin kesferisan, densitas tap, dan rendemen partikel yang diproses. Oleh karena itu, metode ini hanya cocok untuk menghasilkan serbuk bulat dengan persyaratan kualitas yang lebih rendah.
Pengeringan Semprot
Pengeringan semprot melibatkan atomisasi zat cair menjadi tetesan, yang kemudian diuapkan dengan cepat dalam aliran udara panas, memadat menjadi partikel padat. Keunggulan pengeringan semprot terletak pada kesederhanaannya dan kemudahan dalam mengontrol sifat produk. Metode ini terutama digunakan dalam bidang bahan peledak dan baterai militer.
Reaksi Kimia Fase Gas
Reaksi kimia fase gas menggunakan bahan baku gas (atau menguapkan bahan baku padat menjadi gas) untuk menghasilkan senyawa yang diinginkan melalui reaksi kimia. Senyawa ini kemudian dikondensasikan dengan cepat untuk menghasilkan bubuk bulat ultrahalus dari berbagai zat.
Metode Hidrotermal
Metode hidrotermal menggunakan reaktor dalam kondisi suhu dan tekanan tinggi, menggunakan air atau pelarut organik sebagai media reaksi untuk reaksi kimia. Ukuran partikel dapat dikontrol secara efektif dengan menyesuaikan parameter seperti suhu hidrotermal, waktu hidrotermal, pH, dan konsentrasi larutan.
Metode Presipitasi
Metode presipitasi menggabungkan ion logam dengan presipitan spesifik melalui reaksi kimia dalam larutan, menghasilkan partikel koloid semi-padat yang sangat kecil dan membentuk suspensi yang stabil. Selanjutnya, dengan menyesuaikan kondisi reaksi presipitasi lebih lanjut, seperti penuaan statis, pengadukan lambat, atau perubahan lingkungan larutan, partikel-partikel koloid ini secara bertahap beragregasi dan tumbuh menuju bentuk bulat, membentuk endapan bulat primer. Endapan yang dihasilkan kemudian dikeringkan atau dikalsinasi untuk menghasilkan material bubuk bulat.
Metode Sol-Gel
Metode sol-gel biasanya melibatkan tiga tahap: preparasi sol, pembentukan gel, dan pembentukan bubuk sferis. Perlakuan panas dapat lebih meningkatkan struktur dan sifat bubuk sferis, memungkinkan kontrol ukuran dan morfologi partikel yang presisi.
Metode Mikroemulsi
Metode mikroemulsi adalah metode preparasi sistem dua fase cair-cair. Metode ini melibatkan penambahan pelarut organik yang mengandung prekursor terlarut ke dalam fase air untuk membentuk emulsi yang mengandung tetesan-tetesan kecil. Partikel sferis kemudian dibentuk melalui nukleasi, koalesensi, aglomerasi, dan perlakuan panas. Metode mikroemulsi banyak digunakan dalam preparasi nanopartikel dan material komposit organik-anorganik.
Sferoidisasi Plasma
Dengan pesatnya perkembangan teknologi tinggi dan kebutuhan mendesak akan nanomaterial baru serta proses preparasi yang inovatif, penelitian dan penerapan kimia plasma semakin mendapat perhatian. Sferoidisasi plasma, yang dicirikan oleh suhu tinggi, entalpi tinggi, reaktivitas kimia tinggi, serta atmosfer dan suhu reaksi yang terkendali, ideal untuk menghasilkan bubuk sferis dengan kemurnian tinggi dan partikel kecil.
Metode lain meliputi deflagrasi, Peletisasi Api Pembakaran Gas, Atomisasi Ultrasonik, Atomisasi Sentrifugal, pemotongan kawat, pelubangan, dan peleburan ulang, serta penyemprotan mikropori berdenyut.
Bagaimana cara memodifikasi permukaan bubuk silikon nitrida?
Modifikasi permukaan bubuk silikon nitrida terutama melibatkan perlakuan permukaan bubuk melalui berbagai metode fisika dan kimia untuk meningkatkan sifat fisika dan kimia partikel.
Modifikasi permukaan dapat mengurangi gaya tarik-menarik antar partikel bubuk, sehingga memungkinkan dispersi bubuk yang lebih baik dalam medium dan meningkatkan dispersibilitas bubur bubuk. Modifikasi permukaan juga dapat meningkatkan aktivitas permukaan bubuk silikon nitrida, meningkatkan kompatibilitasnya dengan zat lain, dan dengan demikian mengembangkan sifat-sifat baru.
Prinsip utama modifikasi permukaan bubuk adalah interaksi antara bubuk dan pengubah permukaan meningkatkan kebasahan permukaan bubuk dan meningkatkan dispersinya dalam media berair atau organik.
1. Modifikasi Pelapisan Permukaan
Teknologi modifikasi pelapisan permukaan memanfaatkan adsorpsi fisika atau kimia untuk melekatkan bahan pelapis secara merata pada permukaan objek yang dilapisi, membentuk lapisan pelapis yang seragam dan lengkap. Lapisan pelapis yang terbentuk selama proses pelapisan biasanya berupa lapisan tunggal.
Modifikasi pelapisan umumnya dikategorikan sebagai anorganik dan organik. Pelapisan anorganik terutama melibatkan pengendapan oksida atau hidroksida yang sesuai pada permukaan partikel keramik untuk memodifikasi serbuk, tetapi modifikasi ini hanya memengaruhi sifat fisiknya. Pelapisan organik, di sisi lain, melibatkan pemilihan zat organik sebagai bahan pelapis. Zat organik ini berikatan dengan gugus pada permukaan partikel serbuk dan secara selektif teradsorpsi ke permukaan, memberikan sifat lapisan pelapis pada serbuk.
Teknologi modifikasi ini menawarkan biaya rendah, langkah-langkah sederhana, dan kontrol yang mudah, tetapi hasil yang dihasilkan seringkali terbatas.
2. Perlakuan Asam dan Alkali Permukaan
Proses pencetakan keramik umumnya membutuhkan bubur keramik dengan kandungan padatan tinggi dan viskositas rendah. Kerapatan muatan pada permukaan serbuk secara signifikan memengaruhi reologi dan dispersibilitas bubur. Pencucian permukaan serbuk keramik (perlakuan asam dan basa) dapat mengubah sifat muatan permukaan serbuk. Sesuai namanya, metode modifikasi ini melibatkan pencampuran dan pencucian serbuk silikon nitrida secara menyeluruh dengan larutan asam atau basa dengan berbagai konsentrasi.
Pada saat yang sama, perlakuan alkali pada konsentrasi tertentu juga dapat bereaksi dengan permukaan serbuk keramik. Penelitian oleh Wang Yongming dkk. menunjukkan bahwa pencucian alkali dapat mengurangi kandungan silanol pada permukaan serbuk silikon karbida, menurunkan derajat oksidasinya, mengubah gaya tolak elektrostatik antar partikel, dan meningkatkan sifat reologi bubur.
3. Modifikasi Dispersan
Berdasarkan perbedaan antara berbagai jenis serbuk keramik, pemilihan dispersan yang tepat atau perancangan dispersan baru berperan penting dalam meningkatkan kandungan padatan bubur keramik. Jenis dan jumlah dispersan yang ditambahkan dapat mengubah efeknya secara signifikan terhadap sifat keramik.
Dispersan umumnya memiliki struktur hidrofilik dan hidrofobik, dan melalui interaksi antara gugus hidrofilik dan hidrofobik inilah mereka menyesuaikan sifat dispersi bubur keramik. Dispersan meliputi surfaktan atau elektrolit polimer, dengan surfaktan meliputi surfaktan kationik dan anionik.
Elektrolit polimer meliputi asam polivinil sulfonat, asam poliakrilat, polivinil piridina, dan polietilenaimina. Dispersan dapat mengalami reaksi adsorpsi dengan permukaan bubuk, termasuk adsorpsi kimia dan fisika, memanfaatkan gaya antarpartikel (gaya van der Waals dan tolakan elektrostatik) dan potensi efek sterik.
4. Modifikasi Hidrofobisitas Permukaan
Modifikasi hidrofobisitas permukaan melibatkan konversi gugus hidroksil dalam bubuk keramik menjadi gugus hidrofobik, seperti gugus hidrokarbon, gugus alkil rantai panjang, dan gugus sikloalkil. Gugus organik ini berikatan dengan permukaan bubuk keramik, memberikan efek hidrofobik yang kuat, memungkinkan dispersi yang lebih baik dalam media dispersi dan mencegah aglomerasi.
Ketika polimer dicangkokkan ke permukaan bubuk silikon nitrida, rantai polimer yang panjang menempel pada permukaan bubuk, sementara rantai hidrofilik di ujung lainnya meluas ke dalam media berair. Sepanjang proses dispersi, partikel bubuk mengalami tolakan antarpartikel dan halangan sterik yang diciptakan oleh rantai polimer yang panjang, sehingga menghasilkan dispersi bubur yang lebih baik.
Empat bidang aplikasi inovatif dan prospek Kaolin
Kaolin, mineral silikat berlapis 1:1, memiliki beragam sifat, termasuk dispersibilitas, plastisitas, sinterabilitas, sifat refraktori, pertukaran ion, dan stabilitas kimia, sehingga banyak digunakan di berbagai bidang industri. Saat ini, aplikasi kaolin terutama terkonsentrasi pada industri tradisional seperti keramik, pembuatan kertas, dan refraktori.
1. Komposit Berkinerja Tinggi
Penggunaan kaolin dalam komposit dapat meningkatkan sifat permukaan (seperti kapasitas adsorpsi) material.
Manfaat kaolin dalam komposit meliputi peningkatan adsorpsi, peningkatan sifat listrik, peningkatan stabilitas termal/ketahanan api, dan peningkatan stabilitas mekanis. Namun, aplikasi praktisnya masih menghadirkan tantangan, seperti dispersibilitas dan kompatibilitas antarmuka kaolin yang kurang memadai dalam komposit, yang dapat membatasi efektivitasnya.
Arah penelitian ke depan meliputi pengembangan teknologi modifikasi permukaan kaolin yang lebih efisien dan ramah lingkungan untuk meningkatkan dispersibilitas dan kompatibilitasnya dengan material matriks; Menjelajahi desain komposit multifungsi berbasis kaolin untuk memenuhi kebutuhan aplikasi spesifik, seperti pemanenan energi, pengolahan air limbah, dan keselamatan kebakaran; serta meningkatkan luas permukaan spesifik dan jumlah situs aktif kaolin melalui pemrosesan skala nano dan manipulasi molekuler, sehingga meningkatkan kinerjanya. Lebih lanjut, upaya perlu dilakukan untuk mendorong proses produksi komposit kaolin yang berbiaya rendah dan ramah lingkungan, serta mengintegrasikan teknologi manufaktur cerdas untuk mencapai aplikasi skala besar.
2. Material Berpori: Bidang Saringan Molekuler
Saringan molekuler adalah material dengan struktur pori teratur yang secara selektif menyerap berbagai molekul. Material ini banyak digunakan dalam penyulingan minyak, petrokimia, pertanian, dan pengolahan air. Kaolin, mineral alami yang umum dan murah yang kaya akan silika dan alumina, dapat langsung digunakan untuk mensintesis saringan molekuler zeolit. Dibandingkan dengan sumber silikon dan aluminium tradisional yang berpotensi beracun, kaolin tidak hanya ramah lingkungan tetapi juga mengurangi biaya dan menyederhanakan proses sintesis.
Kaolin tidak hanya mengaktifkan aktivitas silikat dan alumina melalui pra-perlakuan sederhana seperti kalsinasi dan pelindian asam, tetapi juga meningkatkan kinerja saringan molekuler melalui manipulasi agen templating dan optimasi suhu.
3. Biomedis
Kaolin adalah jenis mineral lempung nanosilikat yang dicirikan oleh biokompatibilitas yang sangat baik, luas permukaan spesifik yang tinggi, inertitas kimia, sifat koloid, dan tiksotropi. Di bidang biomedis, penelitian secara bertahap bergeser dari aplikasi pembawa obat dasar ke aplikasi biomedis yang lebih kompleks seperti terapi gen dan bioprinting 3D. Aplikasi kaolin telah berkembang dari dukungan fisik sederhana dan pelepasan obat menjadi sistem kompleks yang mendorong pertumbuhan sel dan pengiriman gen.
4. Penyimpanan Energi
Penyimpanan energi selalu menjadi topik hangat. Mencari solusi penyimpanan energi yang efisien dan berkelanjutan merupakan salah satu kunci untuk mengatasi tantangan energi global. Kaolin, dengan struktur dan multifungsinya yang unik, telah menjadi kandidat ideal untuk penyimpanan energi. Kaolin digunakan dalam berbagai perangkat penyimpanan energi seperti baterai litium-ion, superkapasitor, dan sel bahan bakar mikroba.
Prospek aplikasi kaolin di masa mendatang adalah sebagai berikut:
a. Penelitian dan pengembangan material inovatif akan berfokus pada teknologi nano-proses dan modifikasi permukaan kaolin, yang bertujuan untuk meningkatkan kinerjanya dalam bidang elektronik, penyimpanan energi, dan bidang lainnya. Misalnya, nanokomposit berbasis kaolin dapat dikembangkan dengan menggabungkannya dengan polimer atau material berbasis karbon untuk meningkatkan kekuatan mekanik dan konduktivitas.
b. Kaolin berpotensi memberikan solusi untuk permasalahan lingkungan seperti pengolahan air dan remediasi tanah, terutama dalam penghilangan logam berat dan penyerapan polutan.
c. Integrasi teknologi interdisipliner akan mendorong aplikasi inovatif kaolin dalam bidang biofarmasi, dengan mengintegrasikan bioteknologi untuk mengembangkan sistem penghantaran obat atau perancah bioaktif.
d. Dengan meningkatnya permintaan pasar akan material ramah lingkungan, perusahaan perlu memperkuat kolaborasi dengan lembaga litbang untuk mengubah penemuan inovatif menjadi produk yang kompetitif, seperti keramik kaolin tahan suhu tinggi atau komposit ringan.
e. Dengan penekanan global pada pembangunan berkelanjutan, dukungan kebijakan dan kelayakan ekonomi akan memengaruhi arah litbang dan penerapan kaolin. Oleh karena itu, industri perlu memantau ketersediaan sumber daya dan optimalisasi biaya secara ketat, sekaligus memperkuat manajemen risiko dan meningkatkan daya saing global untuk menghadapi lingkungan internasional yang kompleks.
Barium sulfat yang dimodifikasi SDS untuk penggunaan kosmetik
Pengap kosmetik merupakan bahan utama untuk mencapai efek seperti menutupi noda dan mencerahkan kulit; dispersibilitas dan stabilitasnya secara langsung memengaruhi kinerja dan masa simpan produk.
Barium sulfat banyak digunakan dalam kosmetik karena indeks biasnya yang tinggi, opasitas yang baik, dan stabilitas kimianya. Namun, kecenderungannya untuk menggumpal membatasi aplikasinya dalam kosmetik.
Penelitian ini menyelidiki dispersibilitas dan stabilitas barium sulfat dalam matriks kosmetik dengan menyiapkan barium sulfat ultrahalus menggunakan ball milling, dan mengoptimalkan modifikasi permukaan serta proses dispersi.
1. Metode Modifikasi
(1) Praperlakuan Barium Sulfat
Barium sulfat kelas industri dikeringkan dan diayak melalui saringan 200 mesh secara bertahap. Untuk setiap tahap, 100 g barium sulfat dicampur dengan 0,5 g asam stearat pada mesin penggiling dua rol selama 3 menit. Rol-rol tersebut kemudian disesuaikan hingga celah minimum dan dilewatkan sebanyak 6 kali, diikuti dengan lintasan terakhir dengan celah 2 mm, yang melengkapi pencampuran awal. Barium sulfat yang telah dicampur dikeringkan pada suhu 80°C selama 4 jam untuk mendapatkan produk pra-perlakuan.
(2) Modifikasi Permukaan
Dengan menggunakan 100 bagian formulasi dasar, berbagai proporsi barium sulfat pra-perlakuan ditambahkan dan dilakukan modifikasi permukaan pada suhu 60°C. Selama modifikasi, 1,5 bagian natrium dodesil sulfat ditambahkan, dan campuran tercampur rata. Rol-rol tersebut disesuaikan hingga celah minimum dan dilewatkan sebanyak 6 kali sebelum diratakan, menghasilkan barium sulfat termodifikasi.
(3) Persiapan Dispersi
Barium sulfat termodifikasi didispersikan ke dalam formulasi dasar dengan rasio yang berbeda-beda menggunakan kombinasi pengadukan mekanis dan dispersi ultrasonik. Secara spesifik, sejumlah barium sulfat termodifikasi ditimbang, ditambahkan ke air deionisasi, dan didispersikan secara ultrasonik selama 10 menit. Formulasi dasar kemudian ditambahkan perlahan sambil diaduk, dan campuran diaduk kembali selama 30 menit.
2. Proses Modifikasi Optimal dan Evaluasi Kinerja
(1) Proses Modifikasi Optimal
Melalui penelitian sistematis, kondisi proses optimal ditentukan: Barium sulfat kelas industri diayak melalui saringan 200 mesh dan dikeringkan pada suhu 60°C selama 4 jam. Natrium dodesil sulfat digunakan sebagai pengubah permukaan dengan dosis 1,5% dari berat barium sulfat, dan modifikasi dilakukan pada suhu 60°C selama 2 jam. Dalam proses dispersi, kadar barium sulfat dikontrol pada 15%–20%, suhu dispersi pada 60°C, waktu dispersi pada 15 menit, dan pH sistem dipertahankan pada 8,0–8,5. Kombinasi pengadukan mekanis dan dispersi ultrasonik digunakan.
Dalam kondisi ini, sistem dispersi yang dihasilkan menunjukkan karakteristik berikut: distribusi ukuran partikel yang seragam dengan ukuran partikel utama 0,8–1,2 μm; stabilitas dispersan yang baik tanpa sedimentasi yang signifikan dalam 7 hari; dan daya tutup yang sangat baik dengan lapisan film yang seragam dan kontinu.
(2) Evaluasi Aplikasi dalam Kosmetik
Dispersi barium sulfat yang telah disiapkan dievaluasi dalam formulasi kosmetik: Penambahan 15% dispersi barium sulfat yang dimodifikasi ke dalam krim alas bedak menghasilkan daya tutup yang baik dan pengalaman penggunaan yang menyenangkan, dengan kompatibilitas yang baik dengan matriks dasar dan tanpa pemisahan fase.
Penambahan 20% dispersi ke dalam formulasi concealer secara signifikan meningkatkan daya tutup, mempertahankan stabilitas yang baik, dan memberikan efek alami dan tahan lama.
Hasil evaluasi aplikasi menunjukkan bahwa dispersi barium sulfat yang disiapkan menggunakan proses yang dioptimalkan menunjukkan kinerja yang sangat baik dalam aplikasi kosmetik. ALPA mengkhususkan diri dalam penggilingan dan klasifikasi ultrahalus untuk memaksimalkan nilai produk Anda. Spesialisasi dalam penggilingan dan klasifikasi ultrahalus Barit.
Potensi montmorillonit di bidang energi baru
Montmorillonit (MMT) adalah mineral silikat berlapis. Dalam strukturnya, atom aluminium bervalensi tinggi dalam oktahedra aluminium-oksigen dapat dengan mudah digantikan oleh atom bervalensi lebih rendah, sehingga menghasilkan muatan negatif di antara lapisan-lapisannya. Untuk menjaga stabilitas struktur antarlapisan, montmorillonit mengadsorpsi kation seperti Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, dan K+ dari lingkungan sekitarnya. Karakteristik ini memberikan montmorillonit kemampuan adsorpsi dan pertukaran kation yang kuat. Struktur dan kapasitas pertukaran yang unik ini memberikan montmorillonit potensi yang signifikan untuk aplikasi di bidang teknologi energi baru.
Bahan Baterai Litium
(1) Untuk Elektrolit Padat
Sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa montmorillonit (MMT), sebagai pengisi anorganik baru, dapat secara signifikan meningkatkan konduktivitas ionik dan sifat mekanik elektrolit polimer padat (SPE).
(2) Membangun Lapisan SEI Buatan
Dalam film antarmuka elektrolit padat (SEI) buatan, lapisan montmorillonit-litium (Li-MMT) memberikan sifat mekanis yang baik pada lapisan SEI dan menyediakan kanal transpor Li+, yang membantu menghambat pertumbuhan dendrit litium. Dengan memanfaatkan kanal Li+ yang cepat pada Li-MMT, sel penuh Li-LiFePO4 yang dirakit dengan lapisan SEI Li-MMT menunjukkan kinerja laju yang unggul, dan mempertahankan retensi kapasitas tinggi sebesar 90,6% setelah 400 siklus pada laju 1C.
(3) Optimasi Separator
MMT digunakan untuk mengoptimalkan separator karena sifat adsorpsinya yang sangat baik. Dibandingkan dengan separator PE komersial, separator yang dimodifikasi Li-MMT memiliki konsentrasi Li+ yang lebih tinggi pada antarmuka elektroda/elektrolit, yang mengurangi deposisi litium selektif, melemahkan kerapatan arus lokal, dan menghambat pertumbuhan dendrit.
(4) Mengoptimalkan Elektrolit Cair
Dalam sistem baterai logam litium, dibandingkan dengan elektrolit PEO, montmorilonit menunjukkan afinitas yang lebih kuat terhadap litium logam, dengan potensi zeta +26 mV, yang mendorong pengayaan ion litium di dekat permukaan montmorilonit. Dengan adsorpsi dan pemisahan ion litium, overpotensial sedikit meningkat menjadi -57,7 mV, yang mengarahkan ion litium untuk bermigrasi dari montmorilonit dan mengendap di permukaan kolektor arus tembaga.
(5) Material Pembawa
Superkapasitor
Material Templat
Beberapa mineral alami memiliki morfologi spesifik, seperti atapulgit, montmorilonit, haloisit, dan diatomit, yang umumnya digunakan sebagai templat untuk mensintesis material karbon berpori dengan morfologi spesifik. Lebih lanjut, polimer konduktif dengan morfologi spesifik dapat disintesis menggunakan metode templat mineral. (2) Material Pembawa Elektroda
Untuk mendapatkan material aktif dengan morfologi spesifik, sekaligus meningkatkan kapasitansi spesifik dan stabilitas siklus, material aktif dapat dimuat ke permukaan mineral seperti montmorilonit dan haloisit.
Material Penyimpanan Metana
Saat ini, para peneliti sedang menjajaki penggunaan teknologi penyimpanan gas alam berbasis adsorpsi, yang ekonomis, praktis, dan aman, sebagai alternatif teknologi gas alam terkompresi dan gas alam cair tradisional. Studi telah menunjukkan bahwa mineral lempung berperan positif dalam pembentukan dan pengembangan reservoir gas serpih dan memiliki kemampuan penyimpanan gas.
Material Elektrokatalitik
Elektrokatalisis adalah jenis katalisis yang mempercepat reaksi transfer muatan pada antarmuka elektroda/elektrolit, dan telah banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti evolusi hidrogen elektrokimia, evolusi oksigen, dan reduksi NOx. Mineral lempung seperti montmorillonit telah banyak digunakan sebagai pembawa komponen reaksi elektroda fotoelektrokatalitik untuk mencegah agregasi partikel, meningkatkan stabilitas molekul sensitizer, dan meningkatkan selektivitas reaksi.
Material Penyimpan Energi Termal Perubahan Fasa
Material penyimpan energi termal perubahan fasa (PCM) adalah jenis material fungsional baru yang memanfaatkan penyerapan atau pelepasan panas selama perubahan fasa untuk penyimpanan dan pelepasan energi termal. Mineral alami memainkan peran penting dalam bidang penyimpanan energi termal perubahan fasa. Di satu sisi, mineral alami sendiri merupakan material perubahan fasa anorganik yang sangat baik, dan dapat diolah menjadi material penyimpan energi termal perubahan fasa berkinerja tinggi setelah menambahkan agen nukleasi dan pengental yang sesuai. Di sisi lain, struktur mineral yang berpori dapat berfungsi sebagai pembawa yang sangat baik untuk material penyimpan energi termal perubahan fasa.
Modifikasi pelapisan bubuk titanium dioksida
Modifikasi permukaan bubuk titanium dioksida (titanium putih) merupakan metode penting untuk meningkatkan kinerjanya (seperti dispersibilitas, ketahanan cuaca, kilap, dan stabilitas kimia). Teknik modifikasi permukaan yang umum dapat dikategorikan secara luas menjadi tiga jenis: pelapisan anorganik, pelapisan organik, dan pelapisan komposit. Berikut ini adalah klasifikasi terperinci dan pengantar singkat dari metode-metode ini:
Modifikasi Pelapisan Anorganik
Metode ini melibatkan pelapisan permukaan partikel titanium dioksida dengan lapisan oksida atau garam anorganik, yang membentuk penghalang fisik untuk meningkatkan stabilitas kimia dan sifat optiknya.
1. Pelapisan Oksida
Prinsip: Hidrat oksida logam (seperti SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, dll.) diendapkan ke permukaan partikel titanium dioksida, membentuk lapisan pelapis yang seragam.
Proses: Umumnya, metode deposisi fase cair digunakan, di mana garam logam (seperti natrium silikat, aluminium sulfat) ditambahkan ke dalam bubur titanium dioksida, dan pH disesuaikan untuk mengendapkan hidrat oksida logam ke permukaan.
2. Pelapisan Oksida Komposit
Prinsip: Pelapisan dengan dua atau lebih oksida logam (seperti Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂, dll.), menggabungkan keunggulan masing-masing komponen.
Fitur: Performa keseluruhan yang unggul; misalnya, pelapisan Al₂O₃-SiO₂ dapat secara bersamaan meningkatkan dispersibilitas dan ketahanan cuaca, cocok untuk pelapis otomotif dan pelapis koil yang menuntut.
3. Pelapisan Garam
Prinsip: Menggunakan garam logam (seperti fosfat, silikat, sulfat, dll.) untuk membentuk lapisan garam yang tidak larut pada permukaan partikel titanium dioksida.
Modifikasi Pelapis Organik
Metode ini melibatkan reaksi senyawa organik dengan gugus hidroksil pada permukaan titanium dioksida, membentuk lapisan molekul organik untuk meningkatkan kompatibilitasnya dengan media organik. 1. Pelapisan dengan Agen Penggandeng
Prinsip: Dengan memanfaatkan struktur amfifilik agen penggandeng (seperti silana, titanat, dan aluminat), salah satu ujungnya mengikat gugus hidroksil pada permukaan titanium dioksida, sementara ujung lainnya bereaksi dengan matriks organik (misalnya, resin, polimer).
Fungsi:
Agen penggandeng silana: Meningkatkan dispersibilitas titanium dioksida dalam sistem berair, yang umumnya digunakan dalam pelapis dan tinta berbasis air.
Agen penggandeng titanat/aluminat: Meningkatkan kompatibilitas dalam sistem berminyak seperti plastik dan karet, mengurangi penggumpalan selama pemrosesan.
2. Pelapisan Surfaktan
Prinsip: Surfaktan (seperti asam lemak, sulfonat, dan garam amonium kuarterner) melekat pada permukaan titanium dioksida melalui adsorpsi fisik atau reaksi kimia, membentuk lapisan muatan atau lapisan hidrofobik.
3. Pelapisan Polimer
Prinsip: Mencangkok polimer (seperti akrilat, resin epoksi, dan siloksana) ke permukaan titanium dioksida melalui reaksi polimerisasi.
Fungsi:
Membentuk lapisan pelapis tebal, yang selanjutnya melindungi dari serangan kimia dan meningkatkan ketahanan cuaca serta sifat mekanis.
Meningkatkan kompatibilitas dengan resin tertentu, cocok untuk komposit dan pelapis berkinerja tinggi.
4. Pelapisan Organosilikon
Prinsip: Memanfaatkan energi permukaan rendah dari polisiloksana (minyak silikon, resin silikon, dll.) untuk melapisi partikel titanium dioksida.
Fungsi: Mengurangi tegangan permukaan, meningkatkan dispersibilitas dan pelumasan, umumnya digunakan dalam tinta dan kosmetik.
Modifikasi Pelapis Komposit
Menggabungkan keunggulan pelapis anorganik dan organik, proses pelapisan ganda (berurutan atau simultan) menghasilkan kinerja yang saling melengkapi.
1. Pelapisan Berurutan Anorganik-Organik
Proses: Pertama, bentuk penghalang fisik dengan oksida anorganik (misalnya, SiO₂), kemudian lakukan modifikasi organik dengan agen penggandeng atau polimer.
Fitur: Menyeimbangkan ketahanan cuaca dan kompatibilitas, cocok untuk pelapis arsitektur berkinerja tinggi atau cat OEM otomotif. 2. Pelapisan Simultan Anorganik-Organik
Proses: Agen pelapis anorganik dan organik dimasukkan secara bersamaan ke dalam sistem reaksi yang sama untuk membentuk struktur inti-cangkang.
Fitur: Lapisan pelapis menunjukkan daya rekat yang lebih kuat dan kinerja yang jauh lebih baik, cocok untuk aplikasi kelas atas (misalnya, pelapis kedirgantaraan, nanokomposit).
Teknologi Pelapisan Khusus Lainnya
1. Pelapisan Nanopartikel
Prinsip: Penggunaan nanopartikel (misalnya, nano-SiO₂, nano-ZnO) untuk pelapisan meningkatkan perlindungan UV dan transparansi, yang umum digunakan dalam kosmetik tabir surya dan pelapis optik.
2. Mikroenkapsulasi
Prinsip: Mengenkapsulasi partikel titanium dioksida dalam mikrokapsul polimer, melepaskan titanium dioksida dengan mengendalikan kondisi pecahnya kapsul (misalnya, suhu, pH), cocok untuk pelapis pintar dan sistem pelepasan terkendali.
Pemilihan metode pelapisan yang berbeda bergantung pada aplikasi (misalnya, pelapis, plastik, tinta, kosmetik) dan persyaratan kinerja (ketahanan cuaca, dispersibilitas, kompatibilitas, dll.).
Enam metode modifikasi utama nano zinc oxide
Nano seng oksida adalah jenis baru material kimia anorganik halus yang fungsional. Karena ukuran partikelnya yang kecil dan luas permukaan spesifiknya yang besar, nano seng oksida memiliki sifat fisikokimia yang unik dalam kimia, optik, biologi, dan elektronik. Nano seng oksida banyak digunakan dalam aditif antimikroba, katalis, karet, pewarna, tinta, pelapis, kaca, keramik piezoelektrik, optoelektronik, dan aplikasi kimia sehari-hari, serta memiliki potensi besar untuk dikembangkan dan dimanfaatkan.
Namun, karena luas permukaan spesifiknya yang besar dan energi permukaan spesifiknya yang tinggi, nano seng oksida menunjukkan polaritas permukaan yang kuat, rentan terhadap penggumpalan sendiri, dan sulit terdispersi secara merata dalam media organik, sehingga secara signifikan membatasi efek nano-nya. Oleh karena itu, dispersi dan modifikasi permukaan serbuk nano seng oksida merupakan perlakuan penting sebelum nanomaterial dapat diaplikasikan dalam matriks.
1. Modifikasi Surfaktan
Modifikasi surfaktan melibatkan interaksi elektrostatik surfaktan untuk membentuk lapisan organik pada permukaan nanomaterial, sehingga meningkatkan kompatibilitasnya dengan matriks organik.
Meskipun modifikasi surfaktan merupakan proses yang sederhana, efektivitasnya umumnya rendah, sehingga sulit untuk membentuk lapisan yang stabil dan kuat pada permukaan nanomaterial.
2. Modifikasi Mekanokimia
Modifikasi mekanokimia menggunakan gaya mekanis untuk mengubah sifat fisik dan kimia nanomaterial, sehingga meningkatkan afinitas dan reaktivitasnya dengan zat lain.
Namun, modifikasi mekanokimia biasanya membutuhkan waktu yang lama dan umumnya memberikan hasil yang buruk untuk nanomaterial.
3. Modifikasi Energi Tinggi
Modifikasi energi tinggi melibatkan polimerisasi monomer senyawa organik menggunakan plasma atau radiasi, yang kemudian melapisi permukaan nanomaterial.
Modifikasi energi tinggi umumnya memberikan hasil yang lebih baik daripada dua metode sebelumnya, tetapi memiliki kekurangan seperti konsumsi energi yang tinggi dan kesulitan teknis.
4. Modifikasi Esterifikasi
Esterifikasi adalah metode modifikasi permukaan yang memanfaatkan gugus asam karboksilat dalam pengubah seperti asam lemak tinggi atau asam organik tak jenuh untuk bereaksi dengan gugus hidroksil pada permukaan nanomaterial guna mencapai esterifikasi.
Metode esterifikasi ini sederhana, tetapi efek modifikasinya kurang baik dan biasanya perlu digunakan bersama dengan agen penggandeng.
5. Pencangkokan Polimer
Pencangkokan polimer melibatkan pencangkokan monomer polimer ke permukaan nanomaterial, kemudian memulai reaksi polimerisasi untuk memperpanjang rantai karbon, dan akhirnya memungkinkan polimer untuk melapisi seluruh nanomaterial.
Metode pencangkokan polimer ini rumit untuk dioperasikan, dan efek modifikasinya dipengaruhi oleh berbagai faktor, sehingga sulit untuk diterapkan secara luas.
6. Modifikasi Agen Penggandeng
Agen penggandeng didasarkan pada unsur silikon atau logam, dengan dua gugus berbeda di kedua sisinya yang dapat terhubung dengan matriks anorganik dan organik. Ketiga komponen ini bekerja sama untuk mencapai modifikasi kimia nanomaterial. Nano-seng oksida dimodifikasi dengan agen penggandeng silana APS. Nano-seng oksida yang dimodifikasi dan tidak dimodifikasi didispersikan dalam etanol anhidrat untuk menyiapkan tinta cetak yang akan digunakan sebagai material lapisan transpor elektron dalam sel fotovoltaik. Kinerja kedua tinta tersebut kemudian dibandingkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nano-seng oksida yang dimodifikasi terdispersi lebih baik dalam etanol anhidrat dan tetap teraglomerasi selama 12 bulan. Material lapisan transpor elektron yang disiapkan dengan agen ini menunjukkan efisiensi transfer elektron yang lebih tinggi dan dapat memenuhi standar kinerja perangkat pada ketebalan yang lebih tipis.
Nano-seng oksida dimodifikasi secara kimia menggunakan agen penggandeng silana yang mengandung gugus fungsi glisiloksi dan amino. Nano-seng oksida yang dimodifikasi dan tidak dimodifikasi dimasukkan ke dalam lapisan epoksi untuk pengujian ketahanan cuaca. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lapisan epoksi yang mengandung nano-seng oksida yang dimodifikasi dengan agen penggandeng glisiloksi silana menunjukkan perubahan sudut kontak, warna, dan gugus karbonil yang jauh lebih kecil setelah 450 jam pelapukan yang dipercepat, menunjukkan peningkatan ketahanan pelapukan yang signifikan dibandingkan dengan lapisan epoksi yang mengandung nano-seng oksida yang tidak dimodifikasi.
Metode agen penggandeng merupakan metode modifikasi yang paling menjanjikan karena prosesnya yang sederhana, efek modifikasi yang baik, dan biaya yang rendah.
Dengan membandingkan berbagai metode modifikasi permukaan yang telah disebutkan, dan mempertimbangkan efek modifikasi serta tingkat kesulitannya, dapat disimpulkan bahwa metode esterifikasi dan metode agen penggandeng lebih cocok untuk modifikasi permukaan nanomaterial.
Alumina yang dikalsinasi telah menjadi pendukung penting bagi pengembangan industri keramik
Alumina kalsinasi, material non-logam anorganik yang terbuat dari alumina industri yang dikalsinasi pada suhu tinggi, memiliki banyak sifat luar biasa. Pertama, kekerasannya yang tinggi merupakan salah satu keunggulannya. Kekerasan Mohs-nya mencapai 9, kedua setelah intan. Hal ini membuat produk keramik yang terbuat darinya sangat tahan aus, mempertahankan penampilan yang baik dan stabilitas struktural dalam penggunaan jangka panjang. Kedua, alumina kalsinasi memiliki ketahanan suhu tinggi yang sangat baik, mampu menahan suhu di atas ribuan derajat Celcius tanpa deformasi atau kerusakan, karakteristik yang membuatnya sangat berguna dalam bidang keramik suhu tinggi. Lebih lanjut, alumina kalsinasi menunjukkan stabilitas kimia yang sangat baik dan tidak rentan terhadap reaksi kimia dengan zat lain, sehingga memastikan kinerja produk keramik yang stabil.
Fungsi Utama Alumina Kalsinasi dalam Glasir
Karena kemurniannya yang tinggi, kekerasannya yang tinggi, dan stabilitas kimianya yang sangat baik, alumina kalsinasi banyak digunakan dalam glasir, terutama untuk keramik rumah tangga, keramik arsitektur, dan keramik khusus. Dalam aplikasi praktis, alumina kalsinasi tidak hanya meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus permukaan glasir secara signifikan, secara efektif mengurangi goresan dan keausan selama penggunaan, sehingga memperpanjang masa pakai produk keramik; alumina kalsinasi juga meningkatkan stabilitas kimia glasir, mengurangi risiko korosi asam dan alkali, serta meningkatkan ketahanan noda dan daya tahan produk. Lebih lanjut, penambahan alumina kalsinasi yang tepat dapat menyesuaikan suhu leleh dan viskositas glasir, meningkatkan fluiditasnya, menghindari cacat seperti lubang jarum dan penyusutan glasir, serta menghasilkan permukaan glasir yang lebih halus dan rata. Lebih lanjut, sifat optiknya yang unik dapat membantu mengontrol kilap glasir, menambahkan tekstur halus pada glasir matte dan meningkatkan keseragaman kilap glasir glossy untuk memenuhi persyaratan desain berbagai produk keramik.
Dalam aplikasi pigmen, alumina kalsinasi dapat menyediakan pembawa yang stabil untuk pigmen oksida logam (seperti oksida besi dan oksida kobalt), menghambat penguapan atau difusi pigmen pada suhu tinggi, dan mencegah glasir dari blooming dan pemudaran warna. Terutama pada glasir suhu tinggi, ia dapat mengunci konsentrasi warna dan konsistensi nada, membantu mencapai efek dekoratif keramik yang kaya dan tahan lama. Ini merupakan pendukung utama dalam mendorong pengembangan glasir berwarna keramik menuju kinerja dan stabilitas tinggi.