Aplicação do carboneto de silício na indústria fotovoltaica
Com a crescente procura global de energia, a energia fóssil, principalmente o petróleo, o carvão e o gás natural, acabará por se esgotar. Além disso, a energia fóssil também causará uma grave poluição ambiental durante a utilização. Para resolver os problemas acima referidos, as energias renováveis, como a energia solar, a energia eólica, a energia hidroelétrica e a energia nuclear, têm atraído a atenção das pessoas.
A principal forma de utilização da energia solar é a geração de energia fotovoltaica. Em comparação com outras tecnologias de geração de energia, a geração de energia fotovoltaica tem as vantagens de ser verde e amiga do ambiente, ter recursos de energia solar suficientes, ser segura e fiável no processo de geração de energia e ser fácil de instalar e transportar equipamentos de geração de energia. É previsível que a promoção em grande escala da geração de energia fotovoltaica tenha um impacto positivo na governação das crises energéticas e ambientais.
De acordo com o princípio da geração de energia fotovoltaica, quando a luz solar incide sobre componentes fotovoltaicos (como os painéis solares), os fotões interagem com os eletrões dos materiais fotovoltaicos, fazendo com que os eletrões escapem dos materiais e formem fotocorrente, que é corrente contínua. Como a maioria dos equipamentos elétricos é alimentada por CA, a corrente contínua gerada pelo conjunto fotovoltaico não pode ser utilizada diretamente e é necessário converter a corrente contínua em corrente alternada para obter a geração de energia fotovoltaica ligada à rede.
O dispositivo chave para atingir o objetivo acima é o inversor, pelo que o inversor fotovoltaico ligado à rede é o núcleo da tecnologia de geração de energia fotovoltaica, e a eficiência de funcionamento do inversor determina em grande parte a eficiência de utilização da energia solar.
Os dispositivos de energia são os principais componentes dos inversores fotovoltaicos ligados à rede. Hoje em dia, vários dispositivos semicondutores utilizados na indústria elétrica baseiam-se principalmente em materiais de silício (Si) e desenvolveram-se de forma bastante madura. O Si é um material semicondutor amplamente utilizado em vários tubos eletrónicos e circuitos integrados. À medida que a utilização de dispositivos semicondutores de potência se torna cada vez mais diversificada, a utilização de dispositivos de silício é restrita em algumas aplicações com requisitos de alto desempenho e ambientes de trabalho adversos. Isto exige que as pessoas desenvolvam dispositivos semicondutores com melhor desempenho. Como resultado, surgiram dispositivos semicondutores de banda larga, como o carboneto de silício (SiC).
Comparados com os dispositivos à base de silício, os dispositivos de carboneto de silício exibem uma série de excelentes propriedades notáveis:
(1) Alta intensidade do campo elétrico de rutura: A intensidade do campo elétrico de rutura do SiC é cerca de 10 vezes maior que a do Si, o que faz com que os dispositivos de SiC tenham uma maior tensão de bloqueio e possam funcionar em condições de campo elétrico mais elevadas, o que ajuda a melhorar a densidade de potência.
(2) Amplo bandgap: o SiC tem uma concentração intrínseca de portadores mais baixa à temperatura ambiente, o que levará a uma menor resistência no estado ligado.
(3) Alta velocidade de deriva de saturação: o SiC tem uma velocidade de deriva de saturação de eletrões mais elevada, o que o ajuda a atingir um estado estacionário mais rapidamente durante o processo de comutação e reduz a perda de energia durante o processo de comutação.
(4) Alta condutividade térmica: o SiC tem uma condutividade térmica mais elevada, o que melhorará significativamente a densidade de potência, simplificará ainda mais o design do sistema de dissipação de calor e prolongará eficazmente a vida útil do dispositivo.
Em suma, os dispositivos de potência de carboneto de silício proporcionam a baixa recuperação inversa necessária e as características de comutação rápida para alcançar a "alta eficiência de conversão" e o "baixo consumo de energia" dos inversores fotovoltaicos, o que é crucial para melhorar a densidade de potência dos inversores fotovoltaicos e reduzir ainda mais o custo por quilowatt-hora.
Aplicação de equipamento de moagem ultrafina no campo da medicina tradicional chinesa
A tecnologia de moagem ultrafina pode melhorar a taxa de extração e a biodisponibilidade da medicina tradicional chinesa, melhorar a qualidade das preparações da medicina tradicional chinesa e poupar recursos. A medicina tradicional chinesa pode ser transformada em várias formas farmacêuticas após moagem ultrafina e tem amplas perspetivas de desenvolvimento.
A tecnologia de moagem ultrafina é uma tecnologia avançada que utiliza dinâmica mecânica ou de fluidos para desaglomerar materiais de 0,5 a 5,0 mm a níveis micrométricos ou mesmo nanómetros. Comparado com a moagem tradicional, tem as vantagens de poupar materiais, velocidade de moagem rápida e tamanho de partícula de pó fino e uniforme.
Dependendo do meio de moagem, a tecnologia de moagem ultrafina é dividida em moagem a seco e húmida. A moagem a seco consiste na moagem de materiais em condições secas, o que pode produzir pós ultrafinos com boa adsorção, expansão e solubilidade em água; a moagem húmida serve para moer materiais (semi) fluidos. Em comparação com a moagem a seco, tem as vantagens de menos risco de poeira e menor geração de calor, e ao mesmo tempo tem efeitos de homogeneização e emulsificação, tornando o sabor do produto mais delicado.
Com base nas propriedades inerentes dos materiais medicinais chineses, o pó ultrafino medicinal chinês é preparado principalmente pela adição de força mecânica. Existem três equipamentos mecânicos comuns.
Moinho a jato
O moinho a jato é também chamado de moinho de energia fluida. Os componentes principais são o bocal e a câmara de britagem. O princípio de funcionamento é utilizar o fluxo de ar de alta velocidade ou vapor sobreaquecido como transportador de impacto, pulverizá-lo a partir do bocal, fornecer energia para o comportamento de fratura do material, fazer com que a fissura do material se torne instável e abrir e expandir sob a ação de força externa, e a manifestação macroscópica é a alteração do tamanho das partículas do material. Moinho a jato com fluxo de ar de alta velocidade como transportador de impacto é frequentemente utilizado para britagem de medicina chinesa, que pode ser dividido nos seguintes 5 tipos: tipo de disco horizontal, tipo de tubo circulante, tipo de pulverização oposto, tipo de alvo de placa de impacto, tipo de leito fluidizado.
O moinho a jato é adequado para a medicina chinesa com uma textura crocante, sensibilidade ao calor e baixo ponto de fusão, mas não para materiais medicinais que contenham componentes voláteis. O produto após britagem tem uma distribuição uniforme do tamanho das partículas, alta precisão de classificação, forte afinidade e mantém as propriedades inerentes das partículas. Por conseguinte, esta tecnologia tornou-se o método preferido para o desenvolvimento de vários materiais em micropó de alto desempenho.
Moinho de impacto mecânico de alta velocidade
O moinho de impacto mecânico de alta velocidade utiliza um rotor que gira a alta velocidade em torno do eixo para transferir impulso para o material, fazendo com que o material colida violentamente com o revestimento para obter pó ultrafino. Os efeitos de moagem, cisalhamento e correntes parasitas gerados neste processo podem promover a formação de novas superfícies de pó.
Este equipamento é conveniente para a alimentação, ocupa uma pequena área, tem uma elevada eficiência de britagem e tem um tamanho de partícula de britagem ajustável. É muito utilizado na trituração de medicamentos chineses de média e baixa dureza; mas tem um efeito térmico durante o processo de trituração e não é adequado para medicamentos chineses sensíveis ao calor e de baixo ponto de fusão. Este equipamento depende principalmente do funcionamento a alta velocidade de peças para trituração, o que provocará um grave desgaste das peças e a poluição dos medicamentos chineses é inevitável. Assim sendo, o desenvolvimento de materiais de elevada resistência ao desgaste é uma forma importante de promover o desenvolvimento de tais equipamentos.
Moinho vibratório
O moinho vibratório inclui meios de moagem, taça de moagem e dispositivo de excitação excêntrico. O seu princípio de funcionamento é complexo e multiescalar. O mecanismo excêntrico faz com que a tigela vibre periodicamente a uma frequência elevada. O meio de moagem move-se em conformidade e produz múltiplas forças sobre o material, agravando a extensão das fissuras no material, quebrando assim a estrutura exterior.
O moinho vibratório é adequado para triturar medicamentos chineses de diferentes durezas, e a distribuição do tamanho das partículas obtidas é estreita. Se o moinho vibratório estiver equipado com um dispositivo de arrefecimento, também poderá obter britagem a baixa temperatura de materiais medicinais chineses sensíveis ao calor, de baixo ponto de fusão e voláteis.
A tecnologia de moagem ultrafina trouxe novas oportunidades para o campo da medicina tradicional chinesa, mas também apresenta alguns desafios, como o consumo de energia dos moinhos a jato de ar e o ruído dos moinhos vibratórios.
Aplicação de materiais de elétrodo negativo à base de silício em baterias de iões de lítio
Com o desenvolvimento vigoroso de novos veículos energéticos, armazenamento de energia e outros mercados, o tamanho do mercado e o nível técnico das baterias de lítio e dos materiais de elétrodos negativos continuam a melhorar. Atualmente, a capacidade específica dos materiais comerciais de elétrodos negativos de grafite está próxima da capacidade específica teórica dos materiais de grafite, e a aplicação comercial de materiais de elétrodos negativos à base de silício foi ainda mais acelerada.
Os materiais de elétrodos negativos à base de silício tornaram-se um ponto importante na investigação de materiais de elétrodos negativos de baterias de iões de lítio devido à sua capacidade específica teórica extremamente elevada. A capacidade específica teórica dos materiais de elétrodo negativo de silício é muito maior do que a dos materiais de elétrodo negativo de grafite comercial, e a tensão de trabalho é moderada, o que faz com que os materiais de elétrodo negativo à base de silício tenham vantagens significativas na melhoria da densidade de energia da bateria. No entanto, a expansão e contração do volume do silício durante a carga e descarga é muito grande, resultando em fissuras e fragmentação do material, bem como no espessamento contínuo do filme SEI, o que afeta seriamente a estabilidade do ciclo e o desempenho da taxa da bateria.
A fim de resolver os defeitos dos materiais de elétrodos negativos à base de silício em aplicações de baterias de iões de lítio, os investigadores propuseram uma variedade de rotas técnicas, incluindo nanotecnologia, tecnologia de materiais compósitos, design estrutural, modificação de superfícies, otimização de eletrólitos, pré-litiação, porosidade silício e liga de silício, etc.
These technical routes cover all stages from laboratory research to industrial application, alleviating the volume expansion problem through nano-sizing and composite materials technology, improving conductivity and stability through structural design and surface modification, and enhancing the overall performance of the battery by optimizing the electrolyte sistema. A tecnologia de pré-litiação pode melhorar a eficiência coulombiana inicial, a estrutura porosa do silício ajuda a aliviar as alterações de volume e a liga de silício pode proporcionar maior capacidade e estabilidade. Espera-se que a aplicação abrangente destas rotas técnicas alcance materiais de elétrodo negativo à base de silício de alto desempenho, longa vida e baixo custo, e promova a sua ampla popularidade em aplicações práticas.
Atualmente, os materiais de silício-carbono e os materiais de silício-oxigénio são as duas principais rotas técnicas para os elétrodos negativos à base de silício.
Entre eles, os materiais de elétrodo negativo de silício-carbono são conhecidos pela sua elevada eficiência coulombiana, mas o seu ciclo de vida precisa de ser melhorado. Ao realizar o nanodimensionamento de materiais de silício, os problemas de expansão e quebra gerados durante o processo de carga e descarga podem ser reduzidos, aumentando assim ainda mais o seu ciclo de vida. Relativamente falando, a principal vantagem dos materiais de elétrodo negativo de silício-oxigénio é a sua excelente estabilidade de ciclo, embora a primeira eficiência seja baixa. No entanto, ao adoptar meios técnicos como a pré-litiação, a sua primeira eficiência pode ser efectivamente melhorada.
Em termos de aplicações comerciais, atualmente, as principais aplicações comerciais dos materiais de elétrodos negativos à base de silício incluem o óxido de silício revestido de carbono, o carbono nano-silício, os nanofios de silício e as ligas de silício amorfo. Entre eles, o óxido de silício revestido de carbono e o carbono nano-silício têm o mais alto grau de comercialização e são geralmente misturados com grafite na proporção de 5% a 10%. Nos últimos anos, os materiais de elétrodos negativos à base de silício estão a ser gradualmente industrializados.
In the field of solid-state batteries, silicon-based negative electrode materials are considered to be one of the key development directions of solid-state battery negative electrode materials due to their high theoretical energy density, excellent fast charge and discharge performance and excellent safety desempenho.
Material central de comunicação de última geração: tantalato de lítio
Com o rápido desenvolvimento da Internet das Coisas, da inteligência artificial e da tecnologia de big data, o tantalato de lítio (LiTaO3) tem sido amplamente utilizado no processamento de sinais digitais, comunicações 5G, orientação, detetores de infravermelhos e outros campos devido às suas excelentes propriedades, como a piezoeletricidade , a ótica acústica e a eletro-óptica. O seu filme monocristalino é considerado um novo material urgentemente necessário para o desenvolvimento de novos dispositivos na era pós-Moore.
O tantalato de lítio é um material cristalino multifuncional com um excelente desempenho. Possui uma estrutura ilmenite e é incolor ou amarelo claro. As suas matérias-primas cristalinas são abundantes, o seu desempenho é estável e fácil de processar. Pode produzir cristais únicos de tamanho grande e de alta qualidade. Os cristais de tantalato de lítio polidos podem ser amplamente utilizados no fabrico de dispositivos de comunicação eletrónica, tais como ressonadores, filtros de superfície e transdutores. É um material funcional indispensável em muitos campos de comunicação de ponta, como telemóveis, comunicações por satélite e aeroespacial.
Principais aplicações
Filtro de onda acústica de superfície (SAW)
O filtro de ondas acústicas de superfície é um dispositivo de filtragem especial feito usando o efeito piezoelétrico de materiais osciladores de cristal piezoelétricos e as características físicas da propagação de ondas acústicas de superfície. Possui as vantagens de baixa perda de transmissão, alta fiabilidade, grande flexibilidade de fabrico, compatibilidade analógica/digital e excelentes características de seleção de frequência. Os seus principais componentes incluem linha de transmissão, cristal piezoelétrico e atenuador. Quando o sinal atinge a superfície do cristal piezoelétrico através da linha de transmissão, serão geradas ondas acústicas superficiais. A velocidade das ondas acústicas superficiais de diferentes frequências é diferente durante a propagação. Ao projetar razoavelmente a forma geométrica e os parâmetros de transmissão do cristal piezoelétrico e do transdutor interdigital e a existência do refletor, podem ser alcançados efeitos de filtragem de diferentes frequências.
Oscilador de Cristal
Um oscilador de cristal é um dispositivo de conversão de energia que converte corrente contínua em corrente alternada com uma determinada frequência. Utiliza principalmente o efeito piezoelétrico de cristais piezoelétricos para gerar oscilações elétricas estáveis. Quando a tensão é aplicada aos dois pólos do chip, o cristal deforma-se, gerando assim tensão na chapa metálica. Os osciladores de cristal são amplamente utilizados em estações de rádio de comunicação, GPS, comunicações por satélite, dispositivos móveis de controlo remoto, transmissores de telemóveis e contadores de frequência de ponta devido aos seus sinais CA de frequência altamente estáveis. Geralmente utiliza cristais que podem converter energia elétrica e energia mecânica para fornecer oscilações de frequência única estáveis e precisas. Atualmente, os materiais cristalinos normalmente utilizados incluem materiais semicondutores de quartzo e chips de tantalato de lítio.
Detetor piroelétrico
Um detetor piroelétrico é um sensor que utiliza o efeito piroelétrico para detetar alterações de temperatura ou radiação infravermelha. Pode detetar as mudanças de energia do alvo sem contacto, gerando assim um sinal elétrico mensurável. O seu componente central é um chip piroelétrico, um material monocristalino com propriedades especiais, geralmente composto por unidades com cargas opostas, com eixos cristalinos e polarização espontânea. Os materiais piroelétricos necessitam de ser preparados muito finos e os elétrodos são revestidos na superfície perpendicularmente ao eixo do cristal. O elétrodo da superfície superior necessita de ser revestido com uma camada de absorção antes de poder ser utilizado. Quando a radiação infravermelha atinge a camada de absorção, o chip piroelétrico será aquecido e será gerado um elétrodo de superfície; se a radiação for interrompida, será gerada uma carga de polarização inversa.
O tantalato de lítio tem amplas perspetivas de aplicação em comunicações 5G, chips fotónicos, informação quântica e outros campos devido ao seu grande coeficiente piroelétrico, alta temperatura Curie, pequeno fator de perda dielétrica, baixo ponto de fusão térmica por unidade de volume, pequena constante dielétrica relativa e desempenho estável.
Materiais cerâmicos usados em restaurações dentárias
Os materiais de restauração dentária devem passar por rigorosos testes biológicos para garantir que não só possuem as propriedades mecânicas, físicas e químicas exigidas para uso clínico, mas também têm uma boa biocompatibilidade. Nos últimos anos, com o desenvolvimento contínuo da ciência e tecnologia dos materiais e a melhoria contínua dos padrões de vida das pessoas, os materiais cerâmicos, os materiais compósitos à base de resina, os materiais metálicos, as nano-resinas 3M, as vitrocerâmicas e outros materiais têm vindo gradualmente a amplamente utilizados .
(1) Cerâmica de alumina
As cerâmicas de alumina são sólidos ou pós cristalinos brancos com uma notável estabilidade química e propriedades mecânicas. Como material de restauração dentária, a alumina tem cor e transmitância de luz que correspondem aos dentes reais, cumpre os requisitos estéticos e tem as vantagens de fraca toxicidade para o tecido fibroso in vitro.
(2) Cerâmica de zircónia
No final do século XX, a zircónia foi desenvolvida como material de restauração dentária. A cerâmica de zircónia tem uma significativa resistência ao desgaste, resistência à corrosão e resistência a altas temperaturas, bons efeitos óticos, é adequada para a restauração dentária e tem uma elevada resistência. A zircónia possui uma forte estabilidade e uma boa biocompatibilidade. Comparativamente com a alumina, apresenta uma maior resistência ao desgaste e tenacidade. É adequado para a produção de válvulas, ossos artificiais de cerâmica composta, articulações da anca, ossos e raízes dentárias.
(3) Vidro bioativo
O vidro bioativo é um biomaterial artificial que se pode ligar ao tecido ósseo e, ao mesmo tempo, ligar-se aos tecidos moles. Possui excelentes propriedades como biocompatibilidade, baixa toxicidade, orientação óssea e formação óssea, bem como boa hemostasia e efeitos antibacterianos. Pode atingir funções biológicas e fisiológicas específicas quando implantado no organismo. O vidro bioativo pode ser utilizado como transplante ósseo, material de preenchimento ósseo, material de manutenção e reconstrução do rebordo alveolar e material de revestimento de implantes orais.
(4) Cerâmica de hidroxiapatite
A hidroxiapatite pertence ao sistema cristalino hexagonal e é uma cerâmica bioativa típica. A sua composição aproxima-se dos componentes inorgânicos do tecido ósseo natural e apresenta uma boa biocompatibilidade. Não só é seguro e não tóxico quando implantado no corpo, como também pode conduzir o crescimento ósseo. É um excelente material bioativo. É frequentemente utilizado no campo da medicina oral para reparação de defeitos ósseos periodontais e implantes artificiais de raízes dentárias.
(5) Cerâmica de fosfato tricálcico
O fosfato tricálcico é uma importante cerâmica de fosfato de cálcio com boa biocompatibilidade e biotoxicidade. O fosfato tricálcico pode ser transformado em componentes estruturais ocos de um determinado tamanho e forma de acordo com os requisitos de taxa de degradação de diferentes partes e diferentes propriedades ósseas, e pode ser utilizado para tratar várias doenças ortopédicas. Além disso, o fosfato tricálcico possui características biológicas de induzir a regeneração óssea periapical e a formação de pontes de cálcio pulpar, sendo amplamente utilizado e valorizado na área da medicina oral.
(6) Porcelana feldspato
A porcelana de feldspato é um vidro de feldspato borossilicato com uma estrutura de grão irregular distribuída na matriz do vidro. É utilizado em facetas de dentes anteriores, coroas totais e incrustações de dentes posteriores. Tem bons efeitos estéticos e abrasão junto aos dentes naturais. Após lixagem e polimento, pode ser utilizado na boca.
(7) Cerâmica de vidro
As cerâmicas vítreas são sólidos policristalinos com uma distribuição uniforme e densa da fase vítrea e da fase cristalina numa matriz vítrea obtida através de uma série de procedimentos de tratamento térmico. São também chamados de vidro microcristalino. A cerâmica vítrea tornou-se o material preferido para a restauração estética dos dentes anteriores devido à sua transmitância e saturação junto aos dentes naturais. A cerâmica de vidro não só tem uma excelente resistência à corrosão e resistência ao desgaste, como também a sua resistência à flexão e tenacidade à fratura podem ser controladas através do ajuste do processo de tratamento térmico do processo de cristalização. Portanto, produtos adequados para diferentes utilizações foram desenvolvidos um após o outro.
(8) Cerâmica composta
A cerâmica composta é um novo tipo de material compósito resina-cerâmica que combina as características da cerâmica tradicional com novos materiais de processo de resina. A sua vantagem é que pode ser realizado com recurso à tecnologia CAD/CAM. Além disso, como a cerâmica composta contém uma grande quantidade de componentes resinosos, uma vez danificada a restauração é fácil repará-la com resina.
A chave para melhorar a eficiência do moinho de bolas
Fatores que afetam a eficiência da moagem
A eficiência da moagem é um indicador importante do desempenho do moinho de bolas, crucial para melhorar a eficiência do processamento mineral e reduzir o consumo de energia.
As propriedades do material são fatores básicos, e as características de dureza, tenacidade, densidade e fratura afetam a dificuldade de retificação.
Os parâmetros de funcionamento do moinho têm um impacto significativo na eficiência, como a velocidade, a taxa de enchimento, o tamanho e o tipo de meio. A otimização da velocidade pode maximizar o impacto e o atrito, e a taxa de enchimento adequada garante um contacto eficaz entre o material e o meio. O tipo e tamanho do meio de moagem também são importantes. Meios de diferentes materiais e tamanhos afetarão a eficiência da moagem. Escolher o meio certo pode melhorar o efeito de moagem.
A escolha do processo de moagem também afeta a eficiência. A moagem húmida é adequada para requisitos de partículas finas e a moagem a seco é adequada para materiais com baixo teor de água.
O design e a manutenção da fábrica também são críticos. O projeto estrutural afeta a eficiência da retificação e a manutenção inadequada reduzirá a eficiência.
Velocidade do moinho de bolas
De acordo com o teorema da energia cinética, quando a massa de um objeto é constante, quanto maior for a velocidade do objeto, maior será a energia que transporta. Da mesma forma, quanto maior for a velocidade do moinho de bolas, maior será a energia de britagem e moagem transportada pelas partículas do meio particulado e melhor será o efeito de britagem e moagem, mas poderão existir problemas como o aumento do consumo de energia, o aumento da perda de o próprio meio particulado e forte aquecimento no recipiente de moagem; se a velocidade do jarro de moagem for demasiado baixa, a energia transportada pelo meio particulado pode não ser suficiente para atingir a trituração e moagem do material, e não desempenhará um papel de moagem.
Taxa de enchimento do meio particulado
A taxa de enchimento refere-se à relação entre o volume interno do jarro de moagem ocupado pelo meio particulado em estado solto e o volume real do jarro de moagem. A taxa de enchimento do meio particulado no frasco de moagem é um dos principais fatores que afetam a eficiência da moagem.
Tamanho de partícula do meio particulado
De acordo com a equação de impulso do objeto, objetos de massas diferentes transportam energias cinéticas diferentes à mesma velocidade. No meio particulado do mesmo material, o tamanho da partícula determina a massa de uma única partícula. Portanto, a escolha do tamanho de partícula apropriado do meio particulado pode efetivamente melhorar a eficiência da moagem.
Proporção de bola
A relação das esferas é a relação entre o material e o meio de moagem, o que também tem um impacto significativo na eficiência da moagem. Uma proporção de esferas apropriada pode garantir que o meio de moagem transfira eficazmente energia para o material. A determinação da relação de esferas necessita de considerar as características do material, o tipo de moinho e a finura de moagem esperada.
Volume de água de moagem
Durante o processo de moagem húmida, o volume de água de moagem tem um impacto direto na eficiência da moagem e na concentração de lama. A fluidez da pasta necessita de ser controlada através do ajuste do volume de água para garantir uma boa interação entre o meio e o material, evitando sobrecarregar o moinho e reduzir a eficiência da moagem.
Tamanho e proporção da bola de aço
Na operação do moinho de bolas, a bola de aço é o meio de moagem, e o seu tamanho e proporção influenciam decisivamente a eficiência da moagem. O tamanho e a proporção adequados da esfera de aço podem melhorar eficazmente a eficiência de moagem do material, reduzir o consumo de energia e prolongar a vida útil do moinho.
Melhoria de processos e equipamentos
Outro meio importante para melhorar a taxa de funcionamento do moinho de bolas é a melhoria dos processos e dos equipamentos. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia moderna e o progresso da ciência dos materiais, os processos e equipamentos tradicionais de moagem de bolas enfrentam a necessidade de atualização e transformação.
Análise e prevenção de avarias
A eficiência operacional e a estabilidade do moinho de bolas afetam diretamente a qualidade e a eficiência de todo o processo produtivo. No entanto, no processo de operação a longo prazo, devido à influência de vários fatores internos e externos, o moinho de bolas apresenta frequentemente várias falhas, tais como temperatura elevada do rolamento principal, som de funcionamento anormal, barriga saliente e outros problemas, que não apenas afetam a eficiência da produção, mas também podem causar danos no equipamento e aumentar os custos de produção.
Como é que o sulfato de bário desempenha um papel importante na produção de baterias?
O principal componente da barita é o sulfato de bário (BaSO4), e as suas utilizações mais conhecidas são os agentes de ponderação de lamas de perfuração de petróleo, os produtos químicos de bário e as matérias-primas para proteção contra a radiação nuclear.
O sulfato de bário tem as vantagens de uma forte inércia química, boa estabilidade, resistência a ácidos e álcalis, dureza moderada, elevada gravidade específica, elevada brancura e capacidade de absorver raios nocivos. É um material ecológico. O nanosulfato de bário de alta pureza não só tem as utilizações do sulfato de bário comum, como também tem outras utilizações especiais. Por exemplo, é amplamente utilizado em setores industriais como revestimentos, fabrico de papel, borracha, tintas e plásticos.
O sulfato de bário também tem uma utilização importante - o expansor inorgânico mais utilizado no fabrico de baterias. Sendo uma nova energia básica, renovável e reciclável, as baterias são amplamente utilizadas em vários campos, como os transportes, as comunicações, a eletricidade, os caminhos-de-ferro, a defesa nacional, os computadores e a investigação científica.
Como novo mineral energético, o sulfato de bário desempenha um papel muito importante na produção de baterias. A principal razão para a redução da vida útil da bateria é: sulfatação da placa negativa da bateria. Portanto, nas baterias de chumbo-ácido, o papel principal do sulfato de bário é aumentar a atividade negativa da placa, evitar o endurecimento da placa e prolongar a vida útil da bateria.
Na pasta de chumbo negativo da bateria, o sulfato de bário precipitado com excelentes propriedades de enchimento e propriedades estáveis é geralmente utilizado para reduzir o grau de sulfatação do elétrodo negativo da bateria. As razões são as seguintes:
1. O sulfato de bário e o sulfato de chumbo têm a mesma estrutura de rede, o que contribui para que o sulfato de chumbo (PbSO_4) produzido pelo elétrodo negativo da bateria com a ajuda do sulfato de bário (BaSO4) seja distribuído uniformemente em várias posições da placa , inibindo assim a sulfatação irreversível e prolongando a vida útil da bateria.
2.º O sulfato de bário precipitado tem um tamanho de partícula pequeno e uma boa dispersibilidade. As experiências demonstraram que, na ausência de aglomeração, quanto menor for o tamanho das partículas de sulfato de bário, menor será o grau de sulfatação do elétrodo negativo da bateria.
3.º O sulfato de bário precipitado é de elevada pureza, quase não contém ferro e não é fácil de descarregar. Quando a bateria está descarregada, o PbSO4 pode ter mais centros de cristal, evitar melhor o encolhimento da área de superfície específica do chumbo, aumentar a atividade da placa do elétrodo negativo, evitar o endurecimento da placa e prolongar a vida útil da bateria.
4. O sulfato de bário é extremamente inerte e não participa no processo redox do elétrodo. Separa mecanicamente o chumbo do chumbo ou sulfato de chumbo, mantendo assim uma área superficial específica bem desenvolvida do material do elétrodo.
Fibra de elevada condutividade térmica: abrindo uma nova era de gestão térmica
Na era atual de rápido desenvolvimento tecnológico, as questões de gestão térmica tornaram-se um dos principais desafios enfrentados por muitos campos. Das necessidades de dissipação de calor dos equipamentos eletrónicos à regulação da temperatura do vestuário funcional, da proteção térmica na indústria aeroespacial à otimização da condução térmica no campo das novas energias, as fibras de elevada condutividade térmica tornaram-se gradualmente o foco da investigação e da indústria com o seu desempenho único e amplas perspetivas de aplicação.
Com o rápido desenvolvimento da indústria aeroespacial, dos chips eletrónicos, da inteligência artificial e de outros campos, as necessidades de aplicação de dissipação de calor de alta potência e dissipação de calor apresentam requisitos cada vez mais elevados para materiais de alta condutividade térmica. As fibras de elevada condutividade térmica, como as fibras de carbono à base de alcatrão mesofásico, fibras de nitreto de boro, fibras de nanotubos de carbono, fibras de grafeno, etc., não só apresentam uma excelente elevada condutividade térmica, como também possuem uma elevada resistência mecânica, condutividade térmica direcional e capacidade de tecelagem. São materiais ideais para a integração estrutural e funcional de aplicações de dissipação de calor de alta potência.
1. Excelente condutividade térmica: A característica mais notável da fibra de elevada condutividade térmica é a sua excelente condutividade térmica. Em comparação com as fibras tradicionais, as fibras de elevada condutividade térmica podem transferir calor mais rapidamente, reduzir eficazmente a temperatura local e melhorar a eficiência da condução de calor. Esta característica oferece às fibras de elevada condutividade térmica vantagens exclusivas na dissipação e condução de calor.
2. Boas propriedades mecânicas: Para além da condutividade térmica, as fibras de elevada condutividade térmica apresentam, geralmente, boas propriedades mecânicas, tais como elevada resistência, elevada tenacidade e resistência ao desgaste.
3. Leve e flexível: As fibras de alta condutividade térmica têm geralmente um peso mais leve e uma boa flexibilidade, e podem ser tecidas, tecidas ou compostas de acordo com diferentes necessidades para fazer materiais de vários formatos e estruturas.
4.º Estabilidade química: As fibras de elevada condutividade térmica têm geralmente uma boa estabilidade química e podem manter o seu desempenho estável em diferentes ambientes químicos. Isto permite que as fibras de elevada condutividade térmica sejam utilizadas em diversas condições de trabalho adversas, tais como alta temperatura, alta pressão, ambiente corrosivo, etc.
Áreas de aplicação das fibras de elevada condutividade térmica
1.º Dissipação de calor dos equipamentos eletrónicos: à medida que o desempenho dos equipamentos eletrónicos continua a melhorar, o seu problema de dissipação de calor tornou-se cada vez mais proeminente. As fibras de alta condutividade térmica podem ser utilizadas como materiais de dissipação de calor e aplicadas em radiadores, dissipadores de calor e outros componentes de equipamentos eletrónicos para melhorar eficazmente a eficiência de dissipação de calor de equipamentos eletrónicos, reduzir as temperaturas de funcionamento e prolongar a vida útil dos equipamentos.
2.º Vestuário funcional: As fibras de elevada condutividade térmica podem ser utilizadas em vestuário funcional, como vestuário desportivo, vestuário para atividades ao ar livre, etc., para conseguir a regulação da temperatura do corpo humano. Num ambiente frio, as fibras de elevada condutividade térmica podem transferir rapidamente o calor gerado pelo corpo humano, manter a temperatura no interior da roupa num estado relativamente estável, reduzir a acumulação de calor no interior da roupa, evitando assim a transpiração devido ao sobreaquecimento, e depois evitar que o suor faça com que o corpo humano sinta frio num ambiente de baixa temperatura; num ambiente quente, as fibras de elevada condutividade térmica podem transferir rapidamente o calor exterior para a superfície do corpo humano, dissipar o calor através da evaporação do suor e manter o corpo fresco.
3. Aeroespacial: No campo aeroespacial, as fibras de alta condutividade térmica podem ser utilizadas como materiais de proteção térmica no revestimento exterior, motor e outras partes da aeronave, reduzindo eficazmente o calor gerado pelas aeronaves durante voos a alta velocidade e melhorando a segurança e a fiabilidade das aeronaves. Além disso, as fibras de elevada condutividade térmica podem também ser utilizadas na dissipação de calor de equipamentos eletrónicos, controlo térmico de satélites e outros aspetos na área aeroespacial.
4.º Novo campo energético: No campo da nova energia, as fibras de elevada condutividade térmica podem ser utilizadas como separadores de baterias, materiais de elétrodos, etc. Além disso, as fibras de elevada condutividade térmica também podem ser utilizadas na gestão térmica de novos equipamentos energéticos, como células solares e células de combustível, para melhorar o desempenho e a estabilidade dos equipamentos.
Campos de aplicação de negro de fumo condutor
O negro de fumo condutor é um negro de fumo especial típico com uma condutividade geralmente na gama de 10-1~10-2S/cm. O negro de carbono condutor tem as vantagens de uma elevada condutividade elétrica e condutividade térmica, baixo custo de produção, estabilidade à oxidação e baixa densidade, e tem vantagens evidentes em relação ao pó metálico ou aos enchimentos de fibras.
Campo de bateria
Bateria de iões de lítio:
O LiFePO4, LiNiO2, LiCoO2 e outros materiais ativos de elétrodo positivo são semicondutores ou isolantes com uma condutividade de apenas 10-9 ~ 10-3S/cm. Os aditivos condutores precisam de ser adicionados para aumentar a sua condutividade.
Durante o processo de carga e descarga, o material do elétrodo negativo irá expandir-se e encolher repetidamente devido à inserção/extração de Li+, o que destrói o canal de inserção de Li+ e reduz a capacidade de descarga.
Outras baterias:
Bateria de níquel-hidrogénio: Aplicada ao elétrodo negativo, como portador de eletrões e aditivo condutor, ajuda o material do elétrodo negativo a realizar melhor as reações eletroquímicas, reduzir a polarização do elétrodo, melhorar o desempenho de carga e descarga da bateria e o ciclo de vida e reduzir o lado reações como a geração de gás.
Bateria de níquel-cádmio: atua sobre o elétrodo negativo para melhorar a condutividade do material do elétrodo negativo, reduzir a resistência interna da bateria, melhorar a grande capacidade de descarga de corrente e a eficiência de carga e descarga e reduzir a perda de energia e a geração de calor.
Campo de produtos de borracha e plástico
Produtos antiestáticos:
O fabrico de produtos de borracha antiestáticos, tais como folhas de borracha antiestática, correias transportadoras antiestáticas, solas de borracha, produtos médicos de borracha, etc., pode prevenir eficazmente a geração e acumulação de eletricidade estática e evitar danos na eletricidade estática nos equipamentos e pessoal.
A produção de produtos plásticos condutores, como filmes condutores, fibras condutoras, produtos de couro condutores, etc., tem aplicações importantes em embalagens eletrónicas, blindagem eletromagnética e outros campos.
Produtos comuns de borracha e plástico: Pode melhorar a condutividade da borracha e do plástico, fazer com que tenham certas propriedades antiestáticas, reduzir o impacto da eletricidade estática nos produtos e melhorar as propriedades mecânicas e de processamento dos materiais.
Campo de material do cabo
Material de blindagem do cabo de alimentação
Interferência anti-electromagnética: Nos cabos de alimentação, pode ser adicionado negro de fumo condutor à camada de blindagem do cabo para proteger eficazmente a interferência electromagnética externa e garantir que o sinal de energia transmitido pelo cabo é estável e preciso.
Distribuição homogeneizada do campo elétrico: Durante o funcionamento do cabo, a distribuição desigual do campo elétrico interno pode causar problemas como a descarga parcial, afetando a vida útil e a segurança do cabo.
Materiais de cabos semicondutores
Camada de blindagem semicondutora: Camada de blindagem semicondutora utilizada para cabos de média e baixa tensão. O negro de fumo condutor pode ser misturado com materiais de base, como borracha ou plástico, para formar um material compósito semicondutor.
Melhorar o desempenho de processamento: A adição de negro de fumo condutor pode melhorar o desempenho de processamento dos materiais dos cabos, tornando-os mais fáceis de extrudir e moldar e melhorando a eficiência da produção e a qualidade do produto.
Indústria de impressão e revestimento eletrónico
Tinta condutora e revestimento condutor:
A adição de negro de fumo condutor pode tornar as tintas e os revestimentos condutores, e são utilizados em placas de circuito impresso (PCBs), ecrãs eletrónicos, revestimentos de blindagem eletromagnética e outros campos.
Impressão eletrónica:
O negro de fumo condutor pode ser utilizado para fazer vestuário antiestático, têxteis inteligentes, etc.
Outros campos
Células de combustível: Nas células de combustível de eletrólito polimérico, o negro de carbono condutor pode ser utilizado no elétrodo de combustível e no elétrodo de ar como transportador de eletrões e transportador de catalisador para promover a reação eletroquímica entre o combustível (como o hidrogénio) e o oxidante (como o oxigénio), e melhorar a eficiência da geração de energia e o desempenho das células de combustível.
Supercondensadores: O negro de fumo condutor pode melhorar a condutividade e a capacitância dos elétrodos dos supercondensadores, permitindo-lhes armazenar e libertar cargas rapidamente, com maior densidade de energia e densidade de potência.
Campos aeroespacial e militar: Utilizados para fabricar materiais de blindagem antiestática e eletromagnética, tais como revestimentos de aeronaves, materiais de mísseis, etc., para reduzir o impacto da eletricidade estática nos equipamentos e melhorar o desempenho furtivo dos equipamentos.
6 formas cristalinas de carbonato de cálcio
O carbonato de cálcio pode ser dividido em cúbico, fusiforme, em cadeia, esférico, em flocos, em agulha, etc., de acordo com a forma do cristal. As diferentes formas de carbonato de cálcio têm diferentes campos de aplicação e funções.
Portanto, a fim de satisfazer as necessidades de diversas indústrias para diferentes produtos de carbonato de cálcio cristalino, é necessário utilizar métodos de controlo de forma cristalina para controlar o processo de cristalização do carbonato de cálcio para produzir produtos com diferentes formas cristalinas.
1. Carbonato de cálcio cúbico
O chamado cúbico refere-se ao carbonato de cálcio cujos cristais são mostrados como cubos ao microscópio electrónico de transmissão.
A produção industrial mostra que no processo de produção de carbonato de cálcio e sódio utilizando tecnologia de baixa temperatura, sem adição de qualquer agente de controlo de forma cristalina, controlando a temperatura de carbonização pode-se obter um produto de carbonato de cálcio cúbico. A estrutura cristalina do carbonato de cálcio precipitado depende em grande parte da temperatura a que se forma. Desde que a temperatura a que o núcleo do cristal é formado seja inferior a 30°C, pode ser carbonizado em carbonato de cálcio cúbico.
2. Carbonato de cálcio em forma de rosa e fusiforme
O carbonato de cálcio em forma de rosa e fusiforme é geralmente utilizado no fabrico de papel, borracha, plástico, revestimentos e outras indústrias, especialmente em papel de cigarro de alta qualidade, o que pode melhorar o desempenho de combustão e a permeabilidade ao ar do papel de cigarro.
O principal método de produção de carbonato de cálcio fusiforme no meu país é: à temperatura ambiente, a concentração de leite de cal é controlada em cerca de 35% (proporção em peso) e 30-40% (proporção em volume) de gás misturado O CO2 é introduzido no reactor para carbonização. O processo de carbonização é realizado à temperatura ambiente. Devido à reacção exotérmica, a temperatura do reactor sobe desde a temperatura ambiente até cerca de 75°C. A morfologia do produto é principalmente fusiforme e o tamanho das partículas é geralmente de alguns mícrons.
3. Carbonato de cálcio em cadeia
O carbonato de cálcio ultrafino em forma de cadeia é composto por várias a dezenas de grãos finos de carbonato de cálcio ligados entre si e possui uma estrutura em cadeia. Com diferentes condições de síntese, existirão diferentes tamanhos de partículas e rácios de aspeto.
O carbonato de cálcio ultrafino em forma de corrente tem um excelente efeito de reforço na borracha natural e na borracha sintética. Como carga de reforço, pode substituir parcialmente o negro de fumo ou o negro de fumo branco, reduzindo significativamente os custos de produção. Além disso, o carbonato de cálcio ultrafino em forma de cadeia é utilizado como aditivo nas indústrias de revestimento, fabrico de papel e plástico, apresentando um excelente desempenho e amplas perspetivas de aplicação.
There are many reports on the synthesis of chain-like calcium carbonate, but the general method is to add a crystal shape controller to control the growth of the crystal nucleus when the Ca (OH) 2 suspension becomes a viscous colloidal emulsion halfway during the carbonization processo. Os principais controladores da forma dos cristais são os sais de magnésio, os sais de potássio, os polifosfatos de sódio, os sais metálicos solúveis em água e os agentes quelantes.
4. Carbonato de cálcio esférico
Devido à sua boa suavidade, fluidez, dispersibilidade e resistência ao desgaste, o nanocarbonato de cálcio esférico é amplamente utilizado em borracha, tintas de revestimento, tintas, medicamentos, pasta de dentes e cosméticos.
O carbonato de cálcio esférico é geralmente preparado pela reação a baixa temperatura do sal de cálcio e do carbonato numa solução alcalina concentrada. Os principais controladores da forma dos cristais são os sais de magnésio, os sais de potássio e o polifosfato de sódio.
5. Carbonato de cálcio em flocos
O carbonato de cálcio em flocos é adequado para a indústria de fabrico de papel e pode produzir papel com excelente absorção de tinta, brancura, capacidade de impressão e suavidade. Como agente de enchimento e reforço, o carbonato de cálcio em flocos apresenta uma elevada suavidade, brilho, resistividade e coeficiente elástico na mistura devido à sua disposição não convencional.
Quando o carbonato de nano cálcio em flocos é utilizado para pigmento de papel revestido, apresenta boa fluidez e dispersibilidade e tem um melhor brilho e suavidade do que o carbonato de cálcio leve PCC de fuso comum.
6. Carbonato de cálcio em agulha
O carbonato de cálcio em agulha tem uma grande relação de aspecto. Pode melhorar muito a resistência ao impacto e a resistência à flexão dos plásticos quando utilizado como enchimento para plásticos; o efeito de reforço é mais significativo quando utilizado em borracha.