Pelajari tentang silikon hitam dan aplikasinya
Asal usul nama silikon hitam adalah jika dilihat oleh mata manusia, warnanya adalah hitam. Karena struktur mikro di permukaannya, silikon hitam dapat menyerap hampir 100% cahaya yang datang, dan sangat sedikit cahaya yang dipantulkan, sehingga tampak hitam di mata manusia.
Sifat optik dan semikonduktor yang unik dari bahan silikon hitam telah membawa berbagai aplikasi pada sensor fotolistrik (fotodetektor, kamera pencitraan termal, dll.), seperti kamera cahaya rendah yang bekerja pada pita ganda tampak dan inframerah dekat, membawa manfaat besar untuk aplikasi sipil dan militer. Datanglah ke banyak kemudahan.
Salah satu sifat paling menarik dari silikon hitam adalah reflektifitasnya yang cukup rendah dan kemampuan penyerapan sudut lebar pada rentang spektral yang luas. Reflektifitas silikon hitam biasanya mencapai kurang dari 10%, yang sangat berguna untuk nanocones atau kawat nano. Struktur khusus rasio diameter selanjutnya dapat mengurangi reflektifitas rata-rata menjadi kurang dari 3% dengan mengoptimalkan parameter proses.
Dengan berkembangnya teknologi pemrosesan halus silikon, struktur mikro silikon hitam telah berkembang dari struktur nanocone paling awal yang diproses oleh laser femtosecond hingga struktur piramida, lubang, kawat nano, dan komposit.
Setelah eksplorasi bertahun-tahun, berbagai sistem pemrosesan telah ditetapkan untuk metode pemrosesan silikon hitam. Metode yang umum digunakan antara lain metode laser femtosecond, metode etsa elektrokimia, metode etsa ion reaktif, metode asam, metode alkali, metode etsa berbantuan logam, dll. Setiap metode pengolahan memiliki morfologi mikrostruktur dan sifat optik yang tersedia berbeda.
Pada saat yang sama, definisi silikon hitam secara bertahap diperluas. Ini tidak lagi terbatas pada silikon berstruktur mikro yang diproses oleh laser femtosecond, dan warnanya tidak terbatas pada hitam. Selama ia memiliki kemampuan menangkap cahaya yang jelas, ia dapat disebut silikon berstruktur mikro. Ini adalah bahan silikon hitam.
Dengan mengontrol ukuran struktural karakteristik silikon berpori multilayer, para peneliti secara artifisial mengontrol perubahan indeks biasnya. Permukaan silikon memiliki efek penyerapan berbeda untuk cahaya berbeda, dan pada akhirnya warna berbeda muncul di bawah mata manusia. Solusi teknis ini dapat diterapkan pada detektor empat kuadran, sehingga setiap kuadran menunjukkan karakteristik respons spektral yang berbeda.
Sebagai material baru, silikon hitam memiliki banyak sifat unggul dan telah digunakan di berbagai bidang, seperti tingkat penyerapan cahaya dan sensitivitas cahaya yang sangat tinggi, yang dapat digunakan sebagai lapisan penyerap fotodetektor; menggunakan sifat anti-pantulan silikon hitam dan karakteristik sudut lebar seperti penyerapan dapat meningkatkan kinerja perangkat seperti laju respons fotolistrik dan rentang spektral respons; Struktur piramida silikon hitam memiliki karakteristik emisi lapangan yang sangat baik, sehingga dapat digunakan sebagai bahan emisi lapangan. Silikon hitam juga memiliki sifat fotoemisi yang sangat baik. Karena sifatnya yang berpendar, bahan ini dapat digunakan sebagai bahan fotoluminesen; menggunakan luas permukaan spesifik silikon hitam yang sangat tinggi, dapat digunakan sebagai perekat padat atau struktur pembuangan panas antara bahan silikon.
Dalam banyak aplikasi, bahan silikon hitam telah menunjukkan nilai besarnya dalam meningkatkan efisiensi fotovoltaik sel surya silikon kristalin industri. Dengan perkembangan eksplosif teknologi wafer silikon pemotongan kawat berlian, lapisan kerusakan selama pemotongan wafer silikon telah sangat berkurang, dan wafer silikon monokristalin atau polikristalin yang lebih tipis juga dapat disediakan, yang telah sangat mendorong perkembangan pesat industri fotovoltaik dan meningkatkan kualitas. kinerja perangkat. Efisiensi konversi fotolistrik, sel fotovoltaik sangat membutuhkan teknologi permukaan depan dengan reflektifitas rendah dan serapan sudut lebar serta desain struktural dengan serapan yang ditingkatkan. Teknologi silikon hitam menunjukkan penggabungan alami di bidang fotovoltaik.
Apa aplikasi graphene di bidang konduktivitas termal?
Saat ini, dengan pendalaman penelitian yang berkelanjutan, penerapan graphene di bidang konduktivitas termal telah mencapai hasil yang luar biasa, termasuk pembentukan film graphene melalui ikatan kimia antar lembaran, sebagai pengisi bahan komposit konduktif termal dan pelapis konduktif termal, dan persiapan graphene. Serat polietilen bahan tekstil fungsional baru, dll.
1. Film termal grafena
Film grafit buatan telah menjadi pilihan paling ideal untuk film konduktif termal sejak lama. Biasanya dapat digunakan sebagai heat sink pada komponen elektronik dan ditempelkan pada permukaan komponen elektronik yang mudah menghasilkan panas untuk menyebarkan panas yang dihasilkan oleh sumber panas secara merata. Namun, karena film grafit dengan konduktivitas termal tinggi sebagian besar dibuat menggunakan jalur teknis metode karbonisasi-grafitisasi film PI, yang memerlukan film polimida berkualitas tinggi sebagai bahan baku, dan penelitian, pengembangan, dan produksinya memiliki hambatan teknis yang tinggi, sehingga industri memiliki hambatan teknis yang tinggi. selalu berharap Alternatif lain dapat ditemukan untuk memecahkan masalah bahan mentah yang terhalang oleh teknologi, dan film konduktif termal graphene adalah alternatif yang ideal.
2. Pengisi konduktif termal
Sebagai pengisi konduktif termal dua dimensi, graphene lebih mudah membentuk jaringan konduktif termal daripada pengisi granular, dan memiliki prospek penerapan yang baik pada bahan antarmuka termal dan pelapis konduktif termal.
A. Sebagai bahan antarmuka termal pengisi konduktif termal
Dibandingkan dengan pengisi konduktif termal granular tradisional, pengisi konduktif termal yang menggunakan graphene sebagai bahan antarmuka termal tidak hanya dapat memanfaatkan konduktivitas termal dalam bidang yang sangat tinggi, namun rasio diameter dan ketebalannya yang besar juga lebih kondusif untuk konstruksi a jaringan konduktivitas termal tiga dimensi. Ini memiliki keunggulan kuat dalam peracikan dengan pengisi dimensi lain untuk meningkatkan konduktivitas termal bahan antarmuka termal.
B. Sebagai pengisi lapisan pembuangan panas
Masalah pembuangan panas adalah hambatan besar yang membatasi pengembangan perangkat ringan berperforma tinggi. Sebagai pelapis industri khusus, pelapis pembuangan panas dapat meningkatkan kecepatan pembuangan panas dan efisiensi permukaan benda dengan meningkatkan laju radiasi infra merah pada permukaan sumber panas, dan menurunkan suhu permukaan material. Memenuhi kebutuhan perangkat pembuangan panas yang efisien meskipun ada keterbatasan ruang dan ukuran.
3. Tekstil fungsional serat graphene konduktivitas termal yang tinggi
Serat graphene dengan konduktivitas termal tinggi adalah jenis bahan serat karbon baru yang terdiri dari unit graphene yang dirakit dan disusun secara teratur. Ini dirakit secara teratur menggunakan dispersi graphene oksida atau dispersi graphene yang difungsikan melalui pemintalan basah. . Keunggulan utamanya adalah memiliki sifat mekanik, listrik, dan termal yang baik pada saat yang bersamaan, serta dapat dikombinasikan dengan teknologi tekstil untuk menghasilkan tekstil fungsional dalam jumlah besar melalui pemintalan basah.
Saat ini, konduktivitas termal ultra-tinggi dari graphene dapat digunakan untuk memproduksi pakaian pemanas listrik yang dapat menjaga panas dan menahan dingin, serta tekstil yang bersifat konduktif termal dan terasa sejuk. Pakaian pemanas listrik graphene terutama menggunakan graphene untuk mengubah energi catu daya menjadi panas, dan kemudian menggabungkan konduktivitas termal graphene yang sangat tinggi untuk mentransfer panas secara merata ke seluruh tubuh. Ini dapat menjaga kain tetap ringan dan lembut sekaligus memberikan kinerja isolasi termal yang sangat baik. Tekstil yang konduktif secara termal dan terasa sejuk memanfaatkan konduktivitas termal yang tinggi dari graphene, yang menyebabkan hilangnya panas dengan cepat dari permukaan kulit setelah kontak kulit dengan tekstil, sehingga secara signifikan menurunkan suhu tubuh dan memberikan pengalaman memakai yang lebih nyaman bagi orang-orang.
Kemajuan penerapan ball mill di bidang material baru
Sejak diperkenalkan lebih dari 100 tahun yang lalu, ball mill telah banyak digunakan di industri seperti industri kimia, pertambangan, bahan bangunan, tenaga listrik, obat-obatan dan industri pertahanan nasional. Khususnya di bidang pemrosesan mineral kompleks, modifikasi permukaan bubuk, aktivasi bubuk, sintesis bubuk fungsional, paduan mekanis, dan persiapan bubuk ultrahalus, metode penggilingan bola mekanis memiliki pasar riset dan aplikasi yang luas. .
Ball mill memiliki karakteristik struktur sederhana, pengoperasian berkelanjutan, kemampuan beradaptasi yang kuat, kinerja stabil, cocok untuk kontrol otomatis skala besar dan mudah direalisasikan. Rasio penghancurannya berkisar antara 3 hingga 100. Sangat cocok untuk memproses berbagai bahan baku mineral dan penggilingan basah. Dan penggilingan kering dapat digunakan sebagai metode abrasifnya.
Kemajuan penelitian metode penggilingan bola mekanis di bidang material baru
(1) Bahan baterai litium
Bahan SiOx disintesis dengan penggilingan bola mekanis di atmosfer udara. Digunakan sebagai bahan anoda untuk baterai lithium-ion, kapasitas spesifik volume SiOx dapat mencapai 1487mAh/cc, lebih dari dua kali lipat grafit; efisiensi Coulomb pertamanya lebih tinggi dibandingkan SiO yang tidak diolah, hingga 66,8%; dan memiliki stabilitas siklus yang sangat baik. Setelah 50 siklus pada kepadatan arus 200mA/g, kapasitasnya stabil di sekitar 1300mAh/g. Hasilnya menunjukkan bahwa SiOx yang dibuat dengan metode ini memiliki kemungkinan praktis.
(2) Bahan tanah jarang
Dalam hal bubuk pemoles tanah jarang, metode penggilingan bola mekanis tidak hanya meningkatkan gaya geser selama reaksi kimia, meningkatkan laju difusi partikel, kondusif untuk penyempurnaan reaktan dan produk, tetapi juga menghindari masuknya pelarut dan mengurangi Ini menghilangkan proses pengendapan antara, mengurangi pengaruh banyak kondisi persiapan dalam proses persiapan bubuk pemoles, dan sangat memperluas cakupan penelitian bahan pemoles. Untuk bahan katalitik tanah jarang, metode penggilingan bola mekanis memiliki proses persiapan yang sederhana dan kondisi yang ringan, serta dapat mengolah bahan dalam jumlah banyak.
(3) Bahan katalitik
Untuk mengubah ukuran partikel TiO2 dan meningkatkan kinerja fotokatalitiknya, Qi Dongli dkk. menggunakan penggilingan bola berenergi tinggi untuk memproses bubuk TiO2 dan mempelajari pengaruh waktu penggilingan bola terhadap mikromorfologi, struktur kristal, spektrum Raman, spektrum fluoresensi, dan kinerja fotokatalitik sampel. Laju degradasi sampel TiO2 setelah ball milling lebih tinggi dibandingkan sampel non-ball milling, dan laju degradasi sampel ball milling selama 4 jam adalah yang tertinggi, menunjukkan bahwa sampel tersebut memiliki kinerja fotokatalitik terbaik.
(4) Bahan fotovoltaik
Metode penggilingan bola mekanis reduksi kimia digunakan untuk menyiapkan bubuk perak serpihan cerah, dan pengaruh metode penggilingan bola, waktu penggilingan bola, dan kecepatan penggilingan bola pada parameter dan sifat bubuk perak serpihan dipelajari. Hasilnya menunjukkan bahwa penggilingan bola basah memiliki efisiensi pembentukan serpihan yang lebih tinggi, namun bubuk perak serpihan yang dibuat dengan penggilingan bola kering memiliki diameter serpihan yang lebih besar dan tampilan perak yang lebih cerah.
(5) Bahan perovskit
Bubuk nano perovskit ganda Cs2AgBiBr6 bebas timbal dibuat menggunakan proses penggilingan bola mekanis. Dengan bertambahnya waktu penggilingan bola, bubuk nano Cs2AgBiBr6 akhirnya mencapai fase murni, ukuran partikel secara bertahap berkurang menjadi sekitar 100nm, dan bentuk partikel berubah dari berbentuk batang menjadi partikel bulat.
(6) Bahan adsorpsi
Mineral non-logam seperti batu kapur, kaolin, dan serpentin diaktifkan melalui ball milling untuk memperkuat kemampuannya bereaksi dengan komponen berbahaya seperti tembaga, timbal, dan arsenik dalam fase air. Hal ini memungkinkan proses pemurnian limbah baru yang efisien, sederhana, dan berbiaya rendah untuk diterapkan pada proses pemurnian limbah. Pengendapan selektif, pemisahan dan pemulihan pengayaan komponen logam target.
Dibandingkan dengan metode lain, selama proses reaksi kimia, metode penggilingan bola dapat secara signifikan mengurangi energi aktivasi reaksi, mengurangi ukuran partikel bubuk, meningkatkan aktivitas bubuk, meningkatkan distribusi ukuran partikel, meningkatkan ikatan antar antarmuka, meningkatkan ion padat difusi dan Ini menginduksi reaksi kimia suhu rendah untuk meningkatkan kepadatan dan sifat optik, listrik, termal dan lainnya dari material. Peralatannya sederhana, prosesnya mudah dikendalikan, biayanya rendah, dan polusinya lebih sedikit. Ini adalah teknologi persiapan bahan yang hemat energi dan efisien serta mudah untuk produksi industri.
Apa saja persyaratan bahan antarmuka termal di area aplikasi populer?
Dalam beberapa tahun terakhir, ledakan fotovoltaik, kendaraan listrik, komunikasi 5G, dan perangkat elektronik seluler telah menyebabkan semakin tingginya kebutuhan akan pembuangan panas perangkat. Bahan antarmuka termal adalah bahan konduktif termal khas yang dapat dilapisi secara luas pada elemen pemanas (tabung listrik, thyristor, tumpukan pemanas listrik, dll.) dan radiator (heat sink, heat sink, dll.) di berbagai produk elektronik, baterai daya, dan peralatan listrik.
1. Baterai daya energi baru
Sebagai sumber tenaga utama kendaraan energi baru, tenaga baterai perlu mengatur sel baterai sebanyak mungkin di ruang tertentu untuk meningkatkan jangkauan jelajahnya. Hal ini mengakibatkan ruang pembuangan panas pada baterai daya menjadi sangat terbatas. Saat kendaraan berjalan, panas yang dihasilkan oleh sel baterai. Panas secara bertahap akan terakumulasi di ruang pembuangan panas yang kecil, yang akan mengurangi efisiensi pengisian dan pengosongan baterai dan mempengaruhi daya baterai; dalam kasus yang serius, hal ini akan menyebabkan pelepasan panas dan mempengaruhi keselamatan dan umur sistem. Oleh karena itu, perlu menggunakan lem pot konduktif termal dengan konduktivitas termal tertentu untuk mencapai pot antar sel baterai, serta antara seluruh grup modul baterai dan pelat unit pendingin. Karena baterai daya energi baru, kisaran suhu pengoperasian optimal sel baterai daya sangat sempit, umumnya antara 20-40°C dan kurang dari 65°C. Untuk menjamin keamanan pengoperasian kendaraan dan kinerja baterai yang optimal, umumnya diperlukan perekat konduktif termal. Konduktivitas termal lem pot mencapai lebih dari 3W/(m·K).
2. Inverter fotovoltaik
Secara umum, konduktivitas termal inverter fotovoltaik harus minimal 2,0W/mK, dan tegangan penahan tidak kurang dari 5kV/mm. Pada saat yang sama, untuk melindungi papan sirkuit kontrol dan komponen dari pengaruh lingkungan eksternal dan gaya mekanis, serta melindungi keselamatan dan stabilitas sirkuit, lem pot konduktif termal yang digunakan dalam inverter fotovoltaik juga harus dimiliki. ketahanan gempa tertentu, ketahanan benturan, ketahanan debu, ketahanan UV, tahan air dan tahan lembab, insulasi dan properti lainnya. Selain itu, karena umur sistem fotovoltaik umumnya sekitar 20 tahun, persyaratan umur perekat konduktif termal yang digunakan dalam inverter fotovoltaik juga relatif tinggi, biasanya lebih dari 8 tahun.
3. Stasiun pangkalan 5G
Stasiun pangkalan adalah perangkat pembuangan panas alami tertutup yang khas. Metode pembuangan panasnya adalah dengan membiarkan panas perangkat listrik dipindahkan ke casing terlebih dahulu, lalu dialirkan dari casing ke udara. Mengingat sifat pemrosesan peralatan elektronik di stasiun pangkalan 5G, teknologi penyaluran sering digunakan dalam konstruksi guna meningkatkan efisiensi otomatisasi. Oleh karena itu, perekat konduktif termal perlu dibuat menjadi bentuk gel dengan tegangan rendah dan modulus kompresi tinggi.
4. Kemasan chip, pembuangan panas
Gemuk silikon konduktif termal dengan sifat reologi yang baik terutama digunakan untuk mengisi antara chip dan cangkang kemasan, serta cangkang kemasan dan heat sink. Karena suhu kerja chip sering kali mencapai 60-70°C, bahan konduktivitas termal yang digunakan pada chip memiliki persyaratan konduktivitas termal yang sangat tinggi. Tinggi, harus di atas 5 W·(m·K), dan memerlukan sifat dasar seperti ketebalan lapisan perekat yang rendah, fleksibilitas tinggi, konduktivitas termal tinggi, ketahanan termal kontak rendah, dan koefisien muai panas yang sesuai.
Munculnya bidang aplikasi yang muncul telah mengedepankan persyaratan yang lebih beragam untuk bahan antarmuka termal, yang tidak lagi terbatas pada peningkatan konduktivitas termal, namun berkembang ke arah multi-fungsi, termasuk dielektrik, isolasi, Keandalan kinerja tinggi, tahan api. dan aspek lainnya, agar dapat lebih beradaptasi dengan kebutuhan spesifik di berbagai bidang, sehingga mendorong kemajuan teknologi dan inovasi di industri terkait.
8 Konsep Tentang Tanah Liat Bentonit
1. Bentonit
Bentonit, juga dikenal sebagai "bentonit" atau "bentonit", adalah mineral non-logam dengan montmorillonit sebagai komponen mineral utamanya. Seringkali mengandung sejumlah kecil ilit, kaolinit, zeolit, feldspar dan kalsit serta mineral lainnya. Montmorillonite Kandungan batu menentukan nilai pemanfaatan bentonit alam.
2. Montmorillonit
Smektit adalah keluarga besar mineral dengan komposisi kimia yang kompleks. Asosiasi Tanah Liat Internasional telah menetapkan bahwa Smektit adalah nama keluarga, yaitu keluarga smektit, juga dikenal sebagai keluarga smektit. Kelompok mineral ini mencakup dua subkelompok, dioktahedral dan trioktahedral, dan lebih dari selusin spesies mineral. Bentonit biasanya mengandung mineral dari subkelompok dioktahedral, seperti montmorillonit, beidellit, nontronit, dll.
3. Natrium bentonit dan kalsium bentonit
Karena sebagian ion silikon dan ion aluminium dalam silikon-oksigen tetrahedron dan aluminium-oksigen oktahedron sering digantikan oleh kation lain yang berharga murah, struktur kristal montmorillonit memiliki muatan negatif permanen. Untuk menyeimbangkan harga listrik, sel satuan montmorillonit akan menyerap kation yang dapat ditukar.
Menurut jenis, kandungan dan sifat kimia kristalisasi kation yang dapat ditukar yang terkandung dalam bentonit, bentonit dibagi menjadi kalsium bentonit, natrium bentonit, magnesium bentonit, dan kalsium-natrium bentonit. Yang paling umum adalah dua yang pertama. .
4. Bentonit organik
Organobentonit mengacu pada penggunaan kation amonium organik untuk menggantikan kation yang dapat ditukar dalam montmorillonit, menutupi permukaan montmorillonit, menghalangi pusat adsorpsi air, menyebabkan kehilangan fungsi penyerapan air, dan berubah menjadi organobentonit hidrofobik dan lipofilik. kompleks.
Organobentonit dapat dibagi menjadi organobentonit dengan viskositas tinggi, organobentonit yang mudah terdispersi, organobentonit yang dapat aktif sendiri, dan organobentonit dengan kemurnian tinggi sesuai dengan fungsi dan komponennya.
5. Litium bentonit
Sumber daya litium bentonit alami sangat sedikit. Oleh karena itu, litium buatan adalah salah satu metode utama pembuatan litium bentonit.
Litium bentonit dapat membentuk gel dalam pelarut organik dan menggantikan bentonit organik. Litium bentonit memiliki sifat pembengkakan, penebalan, dan suspensi yang sangat baik dalam air, alkohol lebih rendah, dan keton lebih rendah, sehingga banyak digunakan dalam pelapis arsitektur, cat lateks, pelapis pengecoran, dan produk lainnya untuk menggantikan berbagai bahan pensuspensi selulosa organik.
6. Tanah liat aktif
Tanah liat aktif terbuat dari tanah liat (terutama bentonit) sebagai bahan baku, yang diperoleh dengan pengasaman anorganik atau pengolahan garam. Ini adalah bubuk putih-putih berpori dengan struktur mikropori dan luas permukaan spesifik yang besar, dan memiliki sifat adsorpsi yang kuat. Hal ini terutama digunakan untuk dekolorisasi dan pemurnian produk pengolahan minyak bumi (minyak pelumas, parafin, petroleum jelly) dan minyak hewani dan nabati industri, dan digunakan sebagai adsorben dan pembawa katalis dalam industri kimia.
7. Montmorillonit berpilar
Montmorillonit berpilar adalah bahan mineral dengan pori-pori dua dimensi yang dibentuk oleh kation anorganik terpolimerisasi atau ion (molekul) organik yang dimasukkan ke dalam montmorillonit. Ia memiliki luas permukaan spesifik yang besar, stabilitas termal yang baik, keasaman permukaan yang kuat, dan ukuran pori yang dapat disesuaikan. Ini memiliki prospek penerapan yang luas dalam industri petrokimia, pengolahan limbah, bahan antibakteri dan bidang lainnya.
8. Gel bentonit
Gel anorganik bentonit adalah produk koloid bernilai tambah tinggi yang diproduksi dengan bentonit sebagai bahan baku utama melalui pemurnian, modifikasi natrium, modifikasi fosfat, dan gelasi. Proses persiapan terutama mencakup pemurnian bijih mentah bentonit. Ada empat proses utama: modifikasi natrium, modifikasi fosfat, dan pembentukan gel.
Gel anorganik adalah produk pengolahan dalam bentonit bernilai tambah tinggi yang dapat digunakan sebagai zat tiksotropik, pengental, pendispersi, zat pensuspensi, penstabil, dll. Gel ini banyak digunakan dalam bahan kimia sehari-hari, farmasi, deterjen, keramik, kaca, pembuatan kertas, dan casting. , baterai dan industri lainnya.
Pelajari lebih lanjut tentang bedak: istilah dan konsep yang harus diketahui
Menghancurkan/menggiling/menghancurkan
Proses pengurangan ukuran partikel.
Penggilingan kering
Proses penghancuran di udara atau media gas lainnya.
penggilingan terus menerus
Proses memasukkan bahan yang akan diproses secara terus menerus dan merata ke dalam alat (atau sistem) penghancur, dan pada saat yang sama, bahan yang dihancurkan dibuang tepat waktu.
penggilingan permukaan
Di bawah pengaruh gaya eksternal seperti gesekan dan geser, proses penggilingan terutama didasarkan pada penggilingan dan pengelupasan permukaan.
penggilingan dampak
Proses penghancuran dilakukan dengan memanfaatkan dampak bagian kerja peralatan penghancur yang bergerak berkecepatan tinggi terhadap material atau dampak material yang bergerak berkecepatan tinggi dan dinding.
Penghancuran jet
Jet berkecepatan tinggi yang dibentuk oleh pemuaian dan percepatan gas terkompresi melalui nosel menyebabkan benturan, tumbukan dan gesekan antar partikel dan antara partikel dengan dinding, sehingga mewujudkan proses penghancuran.
Rasio penghancuran/rasio pengurangan ukuran
Rasio diameter partikel karakteristik bahan umpan dan bahan buangan selama operasi penghancuran menunjukkan sejauh mana ukuran partikel bahan berkurang setelah penghancuran.
efisiensi penggilingan
Tingkat keluaran produk yang memenuhi syarat per unit konsumsi energi per satuan waktu.
keseimbangan penggilingan
Selama proses penghancuran, ukuran partikel bahan serbuk tidak lagi terus berkurang dan luas permukaan spesifik tidak lagi bertambah.
mekanika-kimia
Perubahan struktural atau fisik dan kimia yang disebabkan oleh gaya mekanis selama proses penghancuran material.
media penggilingan
Ini adalah benda yang dimuat di pabrik dan menggunakan efek benturan, tumbukan, geser, penggilingan, dan pengelupasan yang dihasilkan selama pergerakannya untuk menghancurkan material.
Bantuan penggilingan
Aditif tambahan untuk meningkatkan efisiensi penghancuran dan penggilingan.
Bahan pendispersi/pendispersi
Ini adalah aditif yang menyerap secara terarah pada permukaan partikel yang diolah untuk mencegahnya berkumpul satu sama lain dan menjaga stabilitas partikel dalam jangka waktu tertentu.
klasifikasi
Proses membagi suatu bahan menjadi dua atau lebih tingkat distribusi ukuran partikel.
Pengayakan
Proses grading menggunakan ayakan.
klasifikasi cairan
Proses pengklasifikasian media cair atau gas.
Klasifikasi kering/klasifikasi angin (klasifikasi kering)
Proses klasifikasi di udara atau media gas lainnya.
klasifikasi gravitasi
Proses pengklasifikasian partikel berdasarkan perbedaan kecepatan pengendapan akhirnya dalam media cair atau gas.
klasifikasi sentrifugal
Proses grading berdasarkan perbedaan lintasan partikel pada medan gaya sentrifugal.
Ukuran potong
Menurut ukuran partikel, bahan dibagi menjadi partikel kasar dan halus serta batas pemisahan ukuran partikel produk.
efisiensi klasifikasi
Derajat pemisahan produk berbutir kasar dan halus selama proses klasifikasi biasanya dinyatakan dengan perbandingan massa bahan berbutir halus setelah klasifikasi dengan massa bahan bergradasi lebih kecil dari ukuran partikel pemotongan. Ini adalah ukuran kualitas operasi penilaian. sebuah indikator penting.
pengobatan permukaan
Istilah umum untuk proses seperti pembentukan partikel, modifikasi permukaan, dan pelapisan permukaan.
desain fungsional partikel
Proses perubahan morfologi, struktur dan karakteristik partikel untuk tujuan fungsionalisasi material.
Modifikasi bentuk partikel
Suatu proses yang mengubah bentuk partikel.
kebulatan
Proses pengolahan partikel yang bentuknya tidak beraturan menjadi partikel berbentuk bola atau kira-kira berbentuk bola.
Derajat kebulatan
Bentuk partikelnya mendekati bola.
modifikasi permukaan
Proses perubahan sifat permukaan partikel melalui adsorpsi, reaksi, pelapisan atau pelapisan pengubah permukaan pada permukaan partikel.
modifikasi basah
Proses modifikasi permukaan material dalam suatu slurry dengan perbandingan padat-cair atau kandungan padat tertentu.
Modifikasi kering
Proses modifikasi permukaan bahan serbuk kering atau kering.
pelapisan fisik
Proses modifikasi permukaan menggunakan metode fisik.
modifikasi mekanik-kimia
Proses modifikasi permukaan dicapai dengan bantuan kekuatan mekanik yang kuat dalam proses penghancuran.
modifikasi enkapsulasi
Proses modifikasi permukaan dengan cara menutup permukaan partikel dengan film yang homogen dan ketebalan tertentu.
modifikasi permukaan energi tinggi
Proses modifikasi permukaan menggunakan iradiasi atau radiasi.
Agen pengubah permukaan
Zat yang mengubah permukaan partikel.
pelapisan permukaan
Proses pembentukan lapisan anorganik pada permukaan partikel.
Peralatan penghancur ultrahalus bubuk pigmen
Ukuran partikel merupakan salah satu indikator penting pigmen. Umumnya partikel pigmen diharuskan memiliki bentuk fisik yang stabil, ukuran partikel yang seragam, dan dispersi yang baik, tanpa aglomerasi atau pengendapan.
Pigmen oksida besi merupakan pigmen dengan dispersi yang baik, ketahanan cahaya yang sangat baik, dan tahan cuaca. Ini terutama mengacu pada empat jenis pigmen pewarna besi oksida merah, besi kuning, besi hitam dan besi coklat berdasarkan oksida besi. Diantaranya, besi oksida merah adalah yang utama.
Pigmen oksida besi yang diendapkan (basah) sangat halus, tetapi selama proses filtrasi dan pengeringan, karena faktor-faktor seperti gaya van der Waals, ikatan hidrogen, muatan, dll., agregat mikro berkumpul menjadi agregat besar dan tidak dapat langsung digunakan. dalam pelapis kelas atas. Untuk pewarnaan, diperlukan penghancuran yang sangat halus. Penggilingan jet menggunakan energi aliran udara berkecepatan tinggi atau uap super panas untuk menggiling material padat dengan sangat halus. Ini adalah salah satu metode penggilingan ultrahalus yang paling umum digunakan.
Saat ini, dalam industri produksi pigmen, cakupan penerapan penghancuran aliran udara menjadi semakin luas, yang terutama disebabkan oleh dua faktor berikut:
Pertama, keamanan penghancuran mekanis buruk, karena jika logam keras jatuh pada gigi mekanis yang berputar dengan kecepatan tinggi, akan mudah menimbulkan nyala api terbuka, yang sangat berbahaya di bengkel produksi pigmen berdebu, tetapi penghancuran aliran udara tidak terjadi. pertanyaan ini;
Kedua, penghancuran aliran udara termasuk dalam penghancuran ultra-halus. Dalam produksi beberapa pigmen khusus, diperlukan kehalusan pigmen yang lebih tinggi.
1. Pigmen besi oksida
Selama proses penyaringan dan pengeringan pigmen oksida besi, karena gaya van der Waals, ikatan hidrogen, muatan dan faktor lainnya, agregat mikro berkumpul menjadi agregat besar, yang tidak dapat dipisahkan melalui aksi mekanis umum. Menggunakan fluidized bed atau jet mill tipe cakram untuk memproses pigmen oksida besi, kehalusan Hagermann dapat mencapai: besi oksida merah 5,5 hingga 7,0, semakin gelap warnanya, semakin baik kehalusannya; besi oksida kuning 7,5; oksida besi hitam 7.0 .
Setelah penghancuran ultra-halus, pigmen oksida besi didepolimerisasi dari agregat besar menjadi agregat kecil. Saat memproduksi cat, hanya dibutuhkan proses pengadukan berkecepatan tinggi dalam waktu singkat untuk mencapai kehalusan yang dibutuhkan, sehingga menghemat biaya dan ukuran pigmen yang kecil. Agregat tersebut sulit untuk dikasar menjadi agregat besar, sehingga menjamin kualitas cat.
2. Pigmen ferit mangan hitam tahan suhu tinggi
Partikel halus pigmen ferit mangan yang telah dilapisi permukaan, dimodifikasi permukaan, dikeringkan, dan dihaluskan akan diflokulasi lagi menjadi partikel kasar dengan derajat yang berbeda-beda, dan tidak dapat secara efektif menggunakan sifat pigmen ferit mangan.
Setelah pemrosesan dalam dan penggilingan menggunakan fluidized bed atau jet mill tipe cakram, kehalusan pigmen ferit mangan Hagermann kira-kira 7 hingga 7,5. Ia memiliki dispersi yang baik dan dapat memainkan sifat optik dan pigmennya secara penuh.
3. Pigmen keramik coklat
Pigmen keramik coklat dihaluskan dengan sangat halus menggunakan jet mill datar. Ketika tekanan udara 7,5×105Pa dan kecepatan pengumpanan 100kg/jam, produk d50 adalah 4,55μm dan ukuran partikel maksimum adalah 9,64μm.
Saat ini, peralatan penggilingan ultra-halus yang umum mencakup pabrik jet, penggiling ultra-halus dampak mekanis, pabrik bola pengadukan, pabrik pasir, pabrik getaran, pabrik koloid, penggiling jet bertekanan tinggi, pabrik bola planet, pabrik rol tekanan, dan rol cincin pabrik. dll.
Teknologi produksi kalsium hidroksida berkualitas tinggi
Kalsium hidroksida, yang biasa disebut kapur terhidrasi, memiliki rumus kimia Ca(OH)2. Umumnya dalam bentuk bubuk akan kehilangan air dan menjadi kalsium oksida (kapur kapur) pada suhu 580°C pada tekanan normal. Kalsium hidroksida sedikit larut dalam air, dan kelarutannya menurun seiring dengan meningkatnya suhu. Larutan tidak berwarna dan transparan yang diperoleh dengan cara dilarutkan dalam air biasa disebut dengan air kapur bening. Suspensi susu yang terdiri dari kalsium hidroksida dan air disebut susu jeruk nipis.
Proses produksi kalsium hidroksida kering: kapur tohor yang memenuhi syarat dihancurkan dengan jaw crusher. Ini dikirim ke silo kapur melalui lift ember dan konveyor getar tipe bin. Kapur dalam silo ditambahkan secara kuantitatif ke pra-digester kapur terhidrasi melalui pengumpanan berbentuk bintang, dan awalnya dicerna dengan pengadukan kuat oleh batang pengaduk, dan kemudian masuk ke dalam pencerna untuk menyelesaikan proses pencernaan. Kapur yang telah dicerna dimasukkan ke dalam silo kapur mati oleh elevator kapur mati dan konveyor sekrup saluran masuk, dan kemudian kapur mati halus yang memenuhi syarat diperoleh dengan pemisah udara spiral yang menambahkan abu. Kapur mati yang telah dimurnikan dimasukkan ke dalam silo kapur mati yang sudah jadi dan kemudian dikemas sesuai kebutuhan pengguna. Selama reaksi pencernaan kering, struktur organisasi berubah, menyebabkan Ca(OH)2 membentuk bubuk lepas, dengan volume meningkat menjadi 1,5 hingga 2,0 kali volume aslinya. Produk dan bahan bakunya memiliki fluiditas yang lebih baik, sehingga proses pencernaan kering dapat digunakan dalam air. Tingginya laju konversi reaksi kapur tohor dapat dicapai pada kondisi rasio abu (perbandingan massa air terhadap kapur) yang rendah.
Aplikasi kalsium hidroksida
(1) Bahan tahan api
Bubuk kalsium hidroksida banyak digunakan sebagai pengisi bahan polimer. Menambahkan kalsium hidroksida ke bahan polimer dapat meningkatkan stabilitas termal dan sifat tahan api dari bahan komposit; kalsium hidroksida bersifat basa dan dapat bereaksi dengan hidrogen klorida (HCl) yang dilepaskan ketika PVC terurai secara termal, sehingga menghilangkan degradasi PVC oleh hidrogen klorida. Efek autokatalitik dari proses ini memiliki efek stabilisasi termal tertentu.
(2) Bahan polimer yang dapat terurai
Kalsium hidroksida dapat digunakan sebagai bahan tambahan untuk penyerapan plastik oleh lingkungan. Ini memiliki efek deklorinasi, retak dan degradasi basa pada dekomposisi plastik.
(3) Pengolahan air limbah
Peran kalsium hidroksida dalam air limbah pada dasarnya dapat diringkas menjadi empat aspek: menetralkan asam bebas dalam air limbah, menetralkan garam asam dalam air limbah, bereaksi dengan ion logam menghasilkan endapan yang tidak larut dalam air, dan mengatur pH air limbah. nilai.
(4) Desulfurisasi
Pada proses desulfurisasi basah kalsium hidroksida-gipsum, gas buang bersentuhan dengan cairan serapan Ca(OH)2 pada area yang luas, sehingga SO2 dalam gas buang larut dalam air dan bereaksi dengan bubur kalsium hidroksida membentuk kalsium sulfit, yang kemudian dihembuskan. Di bawah kondisi udara dalam jumlah besar, kalsium sulfit dioksidasi untuk menghasilkan CaS (V2H2O), sehingga mencapai tujuan mereduksi SO2 dalam gas buang. Dalam proses desulfurisasi kalsium, ion kalsium sebenarnya terlibat dalam fiksasi belerang. Kalsium karbonat, kalsium oksida, dan kalsium hidroksida semuanya dapat digunakan sebagai agen desulfurisasi.
(5) Pelayanan medis dan kesehatan
Kalsium hidroksida digunakan untuk desinfeksi di berbagai tempat, seperti penelitian ilmiah, laboratorium, kedokteran, pabrik, dll. Kalsium hidroksida memiliki sejarah panjang penggunaan dalam pengobatan klinis.
(6) Pengolahan makanan
Menambahkan sejumlah kalsium hidroksida food grade ke dalam susu bubuk tidak hanya dapat menyesuaikan nilai pH susu bubuk dan mempercepat pembubaran susu bubuk dalam air, tetapi juga menambah kalsium.
4 poin penting untuk memilih pengubah permukaan bubuk
Ada banyak sekali jenis powder surface modifikator yang beredar di pasaran dengan fungsi yang beragam dan tentunya harga yang berbeda-beda. Bagaimana cara memilih pengubah yang paling sesuai?
Praktek telah menunjukkan bahwa ketika memilih varietas pengubah permukaan, pertimbangan utama meliputi: sifat bahan baku bubuk, penggunaan atau bidang penerapan produk, serta teknologi, harga dan perlindungan lingkungan.
1. Sifat bahan baku bubuk
Sifat bahan baku bubuk terutama asam, alkalinitas, struktur permukaan dan gugus fungsi, karakteristik adsorpsi dan reaksi kimia, dll. Pengubah permukaan yang dapat bereaksi secara kimia atau teradsorpsi secara kimia dengan permukaan partikel bubuk harus dipilih sebanyak mungkin, karena adsorpsi fisik pada Mudah terdesorbsi dengan pengadukan atau ekstrusi yang kuat pada aplikasi berikutnya.
Misalnya, permukaan mineral silikat asam seperti kuarsa, feldspar, mika, dan kaolin dapat berikatan dengan bahan penghubung silan untuk membentuk adsorpsi kimia yang lebih kuat; namun, bahan penghubung silan umumnya tidak dapat berikatan dengan karbonat basa. Mineral mengalami reaksi kimia atau adsorpsi kimia, sedangkan bahan penggandeng titanat dan aluminat dapat teradsorpsi secara kimia dengan mineral alkali karbonat dalam kondisi tertentu dan sampai batas tertentu.
2. Penggunaan produk
Tujuan produk adalah pertimbangan terpenting dalam memilih pengubah permukaan. Bidang aplikasi yang berbeda memiliki persyaratan teknis yang berbeda untuk kinerja aplikasi bubuk, seperti keterbasahan permukaan, dispersi, nilai pH, daya sembunyi, tahan cuaca, kilap, sifat antibakteri, perlindungan UV, dll. Artinya, modifikasi permukaan harus dipilih sesuai dengan tujuannya. . Salah satu alasannya adalah beragamnya agen seksual.
Misalnya, bubuk anorganik (pengisi atau pigmen) yang digunakan dalam berbagai plastik, karet, perekat, pelapis berbasis minyak atau pelarut memerlukan lipofilisitas permukaan yang baik, yaitu afinitas atau kompatibilitas yang baik dengan bahan dasar polimer organik. , yang memerlukan pemilihan pengubah permukaan yang dapat membuat permukaan bubuk anorganik bersifat hidrofobik dan oleofilik; untuk pigmen anorganik yang digunakan dalam blanko keramik, pigmen tersebut tidak hanya harus memiliki dispersi yang baik dalam keadaan kering, tetapi juga memerlukan afinitas dengan blanko anorganik. Kompatibilitas yang baik dan dapat tersebar merata di tempat kosong; untuk pengubah permukaan bubuk anorganik (pengisi atau pigmen) yang digunakan dalam cat atau pelapis berbahan dasar air, diperlukan stabilitas dispersi dan sedimentasi dari bubuk yang dimodifikasi dalam fase air. Kompatibilitas yang baik.
Untuk pengubah permukaan anorganik, mereka terutama dipilih berdasarkan persyaratan fungsional bahan bubuk di bidang aplikasi. Misalnya, agar titanium dioksida memiliki ketahanan cuaca dan stabilitas kimia yang baik, maka SiO2 dan Al2O3 harus digunakan untuk pelapis permukaan (film), agar pigmen muskovit memiliki efek mutiara yang baik, maka perlu menggunakan TiO2 untuk pelapis permukaan. (film).
Pada saat yang sama, sistem aplikasi yang berbeda memiliki komponen yang berbeda pula. Saat memilih pengubah permukaan, Anda juga harus mempertimbangkan kompatibilitas dan kompatibilitas dengan komponen sistem aplikasi untuk menghindari kegagalan fungsional komponen lain dalam sistem karena pengubah permukaan.
3. Proses modifikasi
Proses modifikasi juga menjadi salah satu pertimbangan penting dalam pemilihan pengubah permukaan, seperti faktor suhu, tekanan dan lingkungan. Semua pengubah permukaan organik akan terurai pada suhu tertentu. Misalnya, titik didih bahan penghubung silan bervariasi antara 100 dan 310°C tergantung pada jenisnya. Oleh karena itu, yang terbaik adalah memilih pengubah permukaan dengan suhu dekomposisi atau titik didih yang lebih tinggi dari suhu pemrosesan aplikasi.
Proses modifikasi permukaan saat ini terutama menggunakan metode kering dan metode basah. Kelarutan dalam air pada proses kering tidak perlu diperhitungkan, tetapi pada proses basah, kelarutan dalam air dari pengubah permukaan harus diperhatikan, karena hanya jika larut dalam air barulah ia dapat sepenuhnya bersentuhan dan bereaksi dengan partikel bubuk dalam a lingkungan basah.
Oleh karena itu, untuk pengubah permukaan yang tidak larut dalam air secara langsung dan harus digunakan dalam lingkungan basah, harus disabunkan, diamonisasi, atau diemulsi terlebih dahulu agar dapat dilarutkan dan didispersikan dalam larutan air.
4. Faktor harga dan lingkungan
Terakhir, ketika memilih pengubah permukaan, faktor harga dan lingkungan juga harus dipertimbangkan. Dengan alasan memenuhi persyaratan kinerja aplikasi atau mengoptimalkan kinerja aplikasi, cobalah memilih pengubah permukaan yang lebih murah untuk mengurangi biaya modifikasi permukaan. Pada saat yang sama, perhatian harus diberikan pada pemilihan pengubah permukaan yang tidak mencemari lingkungan.
5 Jenis Utama Metode Modifikasi Permukaan Untuk Serat Karbon
Serat karbon (CF) sebagai material penguat komposit jenis baru telah banyak digunakan di berbagai industri dan menarik banyak perhatian. Namun permukaan CF relatif halus dan tidak memiliki gugus aktif. Permukaan serat bersifat inert secara kimia, sehingga serat memiliki hidrofilisitas yang buruk dan daya rekat yang buruk terhadap matriks, serta mudah rontok. Oleh karena itu, perlu dilakukan perbaikan antarmuka antara CF dan penguatan matriks.
Sejauh ini, metode modifikasi permukaan serat karbon yang umum terutama mencakup modifikasi pelapisan, modifikasi cangkok permukaan, modifikasi oksidasi, modifikasi plasma dan modifikasi sambungan, di antaranya perlakuan oksidasi dan perlakuan pencangkokan permukaan lebih populer. Metode. Metode modifikasi ini meningkatkan keterbasahan serat, ikatan kimia, dan penguncian mekanis dengan matriks untuk membentuk lapisan transisi, meningkatkan transmisi tegangan yang seragam, dan mengurangi konsentrasi tegangan.
Permukaan serat karbon halus, memiliki sedikit gugus aktif, dan tidak melekat kuat pada matriks. Dalam aplikasi normal, tingkat adhesi perlu ditingkatkan. Salah satu caranya adalah dengan memperkeras permukaan serat karbon yang halus melalui efek fisik, membuat alur atau lubang kecil untuk meningkatkan area kontak dengan material matriks. Polimer atau nanopartikel dapat diisi ke dalam serat. Dalam alur di permukaan, serat dan polimer dapat dikunci secara mekanis melalui bentuk kasar permukaan serat setelah proses pengawetan, menghasilkan efek interlocking mekanis yang jelas antara serat dan matriks, yang bermanfaat untuk meningkatkan kekuatan antarmuka.
1. Modifikasi pelapisan
Modifikasi pelapisan serat karbon dapat mencakup berbagai bahan, seperti garam logam, paduan logam, bahan nano karbon, dll., melalui penyemprotan, pengendapan fisik atau kimia, polimer, metode sol-gel, dan proses pelapisan. Setelah pelapisan, permukaan CF memiliki sifat yang berbeda-beda.
2. Pencangkokan permukaan
Pencangkokan permukaan serat karbon adalah metode modifikasi CFｓ dari bawah ke atas yang dipelajari secara ekstensif. Dibandingkan dengan metode oksidasi dan pelapisan permukaan, pencangkokan permukaan dapat memberikan daya rekat polimer yang dicangkokkan lebih baik pada permukaan CF. Melalui radiasi atau reaksi kimia, reaksi pencangkokan dipicu pada permukaan CF, dan polimer dengan gugus fungsi dimasukkan pada permukaan CF, yang meningkatkan kekuatan antarmuka material komposit.
3. Perawatan oksidasi
Perlakuan oksidasi serat karbon adalah metode modifikasi sederhana yang tidak hanya meningkatkan distribusi pori dan ukuran pori pada permukaan CF, tetapi juga memperkenalkan konsentrasi gugus fungsi yang mengandung oksigen yang berbeda, yang memiliki dampak signifikan pada adhesi antarmuka material dan efisiensi imobilisasi ( YAITU). Pengaruh.
4. Perawatan plasma
Perawatan plasma adalah metode perawatan yang menonjol dan berhasil untuk berbagai bahan, termasuk bahan karbon. Plasma berenergi cukup tinggi digunakan untuk mengenai permukaan CF, menyebabkan ikatan kimia terputus dan tersusun kembali pada permukaan, sehingga meningkatkan struktur permukaan dan kinerja serat karbon untuk mencapai adhesi yang baik antara CF dan material matriks. Perawatan plasma memiliki keunggulan pengoperasian sederhana, efisiensi tinggi, ramah lingkungan dan perlindungan lingkungan.
5. Modifikasi bersama
Metode modifikasi tunggal yang disebutkan di atas memiliki lebih banyak atau lebih sedikit cacat. Misalnya, CF yang dimodifikasi pelapisan memiliki daya rekat yang rendah antara lapisan dan CF, memerlukan penggunaan pelarut selama proses pembuatan, memiliki efisiensi persiapan yang rendah, dan sulit untuk diproduksi secara terus menerus; investasi pada peralatan pengolahan plasma mahal; dalam oksidasi kimia basah dan elektrolisis Beberapa kontaminasi cairan tidak dapat dihindari selama pengolahan kimia, dan kondisi modifikasi harus dikontrol secara tepat dalam oksidasi fase gas untuk mencegah oksidasi berlebihan merusak struktur internal CF, dan penggunaan bahan nano atau polimer cangkok untuk memodifikasi permukaan serat karbon itu rumit.
Oleh karena itu, ketika memodifikasi permukaan serat karbon, modifikasi gabungan dengan menggunakan beberapa metode modifikasi dapat menghindari kekurangan jika digunakan sendiri dan menggabungkan kelebihan satu sama lain. Ini adalah arah utama perawatan modifikasi permukaan serat karbon di masa depan.