คุณสมบัติสิบประการของแป้งเนื้อละเอียดพิเศษ
โดยทั่วไป เรากำหนดผงที่มีขนาดอนุภาคน้อยกว่า 1μm เป็นผงละเอียดมาก ผงละเอียดพิเศษมีเอฟเฟกต์พื้นผิวและปริมาตรที่แตกต่างจากวัสดุที่เป็นของแข็งดั้งเดิมหรืออนุภาคที่หยาบกว่า และแสดงคุณสมบัติต่างๆ เช่น ทัศนศาสตร์ ไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก ความร้อน ตัวเร่งปฏิกิริยา และกลไก
เอฟเฟกต์พื้นผิว
ความแตกต่างที่มีนัยสำคัญระหว่างผง ultrafine กับวัตถุขนาดมหึมาคือการเพิ่มขึ้นของจำนวนอะตอมของพื้นผิว พื้นที่ผิวจำเพาะที่ใหญ่ และผลกระทบต่อพื้นผิวไม่สามารถละเลยได้
ในทางกายภาพ อะตอมบนพื้นผิวไม่เหมือนกับอะตอมภายใน และอะตอมภายในอยู่ภายใต้แรงของอะตอมโดยรอบที่สมมาตร ตำแหน่งอวกาศที่อะตอมของพื้นผิวตั้งอยู่นั้นไม่สมมาตร และถูกดึงดูดโดยอะตอมในร่างกายเพียงฝ่ายเดียว ซึ่งหมายความว่าพลังงานของอะตอมบนพื้นผิวนั้นสูงกว่าอะตอมในร่างกาย
เอฟเฟกต์ควอนตัม
เอฟเฟกต์ควอนตัมหมายถึงปรากฏการณ์ที่เมื่อขนาดอนุภาคลดลงถึงค่าหนึ่ง อิเล็กตรอนใกล้กับระดับเฟอร์มีโลหะจะเปลี่ยนจากกึ่งต่อเนื่องเป็นแบบไม่ต่อเนื่อง
ตามทฤษฎีแถบพลังงานของของแข็ง อิเลคตรอนการนำไฟฟ้าไม่ได้เป็นของอะตอมเดียวอีกต่อไปเมื่อเคลื่อนที่ในสนามศักย์ของผลึกที่เป็นคาบ แต่เป็นของคริสตัลทั้งหมด ผลของการเผยแพร่นี้ ทำให้สถานะพลังงานของอิเล็กตรอนในผลึกกลายเป็นกึ่งต่อเนื่อง แถบพลังงาน กล่าวคือ ความแตกต่างของพลังงานระหว่างระดับพลังงานที่อยู่ติดกันนั้นน้อยกว่าพลังงานความร้อนมาก
คุณสมบัติทางแสง
สีของอนุภาคโลหะมักจะแตกต่างจากวัสดุจำนวนมาก เมื่อขนาดของอนุภาคโลหะน้อยกว่าค่าที่กำหนด มักจะปรากฏเป็นสีดำเนื่องจากการดูดกลืนคลื่นแสงทั้งหมด นอกจากการดูดกลืนคลื่นแสงแล้ว อนุภาคขนาดเล็กมากยังมีผลกระเจิง
สำหรับอนุภาคละเอียดมากที่กระจัดกระจายซึ่งมีขนาดเล็กกว่าสองสามในสิบของความยาวคลื่นของแสง ความเข้มของแสงที่กระเจิงจะแปรผกผันกับกำลังที่สี่ของความยาวคลื่น ดังนั้นการกระเจิงของแสงแดดด้วยฝุ่นในบรรยากาศทำให้ท้องฟ้าเป็นสีฟ้าใส
สารละลายดินเหนียวละเอียดพิเศษที่กระจายตัวสูงในน้ำ เมื่อมองจากด้านข้างกับพื้นหลังสีเข้ม จะปรากฏเป็นสีขาวอมฟ้า ราวกับว่ามีความขุ่นเล็กน้อย อันที่จริง นี่เป็นผลมาจากอนุภาคดินเหนียวละเอียดมากในสารละลายที่กระเจิงส่วนหนึ่งของแสงตกกระทบ
คุณสมบัติทางไฟฟ้า
วัสดุที่เป็นโลหะมีค่าการนำไฟฟ้า แต่ค่าการนำไฟฟ้าของอนุภาคโลหะนาโนจะลดลงอย่างมาก เมื่อพลังงานสนามไฟฟ้าต่ำกว่าช่วงของระดับพลังงานแยก การนำของโลหะจะเปลี่ยนเป็นฉนวนไฟฟ้า
คุณสมบัติของแม่เหล็ก
คุณสมบัติทางแม่เหล็กของผง ultrafine โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพึ่งพาคุณสมบัติแม่เหล็กของอนุภาค ferromagnetic กับขนาดอนุภาค เป็นเรื่องที่น่าสนใจมานานแล้ว
สำหรับวัสดุแม่เหล็กปริมาณมาก เมื่ออยู่ในสถานะเป็นกลางแม่เหล็ก มักจะมีการสร้างโดเมนแม่เหล็กจำนวนมาก และโมเมนต์แม่เหล็กในแต่ละโดเมนแม่เหล็กจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กโดยธรรมชาติตามทิศทางของพลังงานต่ำสุด ระหว่างโดเมนแม่เหล็กและโดเมนแม่เหล็ก มีชั้นการเปลี่ยนแปลงซึ่งทิศทางการทำให้เป็นแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเรียกว่าผนังแม่เหล็ก
การจัดวางแนวที่ไม่เป็นระเบียบของโดเมนแม่เหล็กจริง ๆ แล้วเป็นไปตามหลักการของพลังงานขั้นต่ำของเฟอร์โรแม่เหล็กทั้งหมด ซึ่งจะทำให้การสะกดจิตด้วยตาเปล่าด้วยตาเปล่าเป็นศูนย์ในสถานะเป็นกลางทางแม่เหล็ก การวางแนวของเวกเตอร์โดเมนแม่เหล็กในโดเมนแม่เหล็กโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับชนิดของแอนไอโซโทรปีแม่เหล็ก
ผงแม่เหล็ก ultrafine ใช้กันอย่างแพร่หลาย ในฐานะสื่อบันทึกแม่เหล็ก มี γ-Fe2O3, FeCo metal, CrO2 , TixCOxO19 , BaFe12-2x, Fe4N และ Co-γ-Fe2O3 ในฐานะที่เป็นของเหลวแม่เหล็ก มีผงนาโนเฟอร์ไรท์หลายชนิด เช่น Fe3O4 และอนุภาคนาโนของเหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ และโลหะผสมของพวกมัน เมื่อใช้เป็นของเหลวแม่เหล็ก พื้นผิวของอนุภาคขนาดเล็กต้องห่อด้วยชั้นของโมเลกุลสายยาวอินทรีย์
เนื่องจากผงนาโนมีขนาดเล็กและพื้นที่ผิวจำเพาะที่ใหญ่ การเคลือบพื้นผิวจึงมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของแม่เหล็กมากขึ้น
คุณสมบัติทางความร้อน
การเปลี่ยนแปลงขนาดอนุภาคนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในพื้นที่ผิวจำเพาะ ซึ่งจะเปลี่ยนศักยภาพทางเคมีของอนุภาคและเปลี่ยนคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ ขนาดอนุภาคมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ เมื่อขนาดอนุภาคเล็กลง พลังงานพื้นผิวจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เพื่อให้ผงละเอียดพิเศษสามารถหลอมหรือเผาที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของวัสดุจำนวนมาก
คุณสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยา
สำหรับปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกัน เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา ให้เพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะของตัวเร่งปฏิกิริยาและลดขนาดอนุภาคเป็นสิ่งจำเป็น แต่ไม่ใช่เพียงอย่างเดียว
ตัวเร่งปฏิกิริยาบางตัวมักจะแสดงค่าสูงสุดของประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาเมื่อขนาดอนุภาคเหมาะสม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องศึกษาอิทธิพลของขนาดอนุภาคและสถานะพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาต่อกิจกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยา
คุณสมบัติทางกล
ความแข็งของวัสดุโลหะแบบดั้งเดิมจะเพิ่มขึ้นตามการขัดเกลาของเกรน และคุณสมบัติทางกลพื้นฐานของวัสดุโลหะเนื้อหยาบจะเพิ่มขึ้นตามขนาดของเกรนที่ลดลง
สำหรับโลหะบริสุทธิ์ระดับนาโนบางชนิด เช่น แพลเลเดียม ทองแดง เงิน นิกเกิล ซีลีเนียม ฯลฯ ความแข็งระดับไมโครที่อุณหภูมิห้องจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเมล็ดหยาบที่เกี่ยวข้อง แต่สำหรับวัสดุนาโนของสารประกอบระหว่างโลหะ เมื่อขนาดต่ำกว่าขนาดวิกฤตที่แน่นอน เมื่อขนาดของเกรนมีขนาดเล็กลง ความแข็งจะลดลงแทน
การจัดเรียงอะตอมในอนุภาคนาโน
ในการศึกษาคุณสมบัติทางกลของวัสดุนาโน ผู้คนสนใจวัสดุนาโนเซรามิกมากที่สุด วัสดุนาโนเซรามิกมีความคงตัวทางเคมีที่ดี มีความแข็งสูงและทนต่ออุณหภูมิสูง ซึ่งคาดว่าจะสามารถเอาชนะข้อบกพร่องของการกลึงไม่ได้ ความเปราะบาง และไม่เหนียว
สมบัติทางแม่เหล็ก
ผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่เกิดจากสนามแม่เหล็ก
โดยไม่คำนึงถึงฟิล์มอนุภาคหรือฟิล์มหลายชั้น เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์สนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ ขนาดอนุภาคหรือความหนาของชั้นแม่เหล็กและที่ไม่ใช่แม่เหล็กจะต้องน้อยกว่าเส้นทางว่างเฉลี่ยของอิเล็กตรอน ด้วยวิธีนี้ นอกเหนือจากการกระเจิงที่เกี่ยวข้องกับสปินแล้ว อิเล็กตรอนจะถูกขนส่งในกระบวนการ น้อยลงภายใต้การกระเจิงอื่นๆ การวางแนวของสปินจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
เนื่องจากเส้นทางว่างเฉลี่ยของอิเล็กตรอนมักจะอยู่ที่ไม่กี่นาโนเมตรถึง 100 นาโนเมตร ผลกระทบจากสนามแม่เหล็กขนาดยักษ์จึงสามารถปรากฏได้ในระบบระดับนาโนเท่านั้น
คุณสมบัติของสารละลาย
- การเคลื่อนที่ของอนุภาคละเอียดมากในสารละลาย
ในสารละลายหรือสารแขวนลอยที่มีอนุภาคผงละเอียดพิเศษเป็นตัวละลาย อนุภาคขนาดเล็กมากยังมีผลต่อการแพร่กระจายจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ ในขณะเดียวกันก็มีการเคลื่อนไหวแบบบราวเนียน
- การดูดซับอนุภาค ultrafine ในสารละลาย
การดูดซับเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ระหว่างเฟสต่าง ๆ ที่สัมผัสกัน เป็นปรากฏการณ์ที่ตัวดูดซับถูกดูดซับในชั้นสัมผัสที่บางมากบนอินเทอร์เฟซหรือพื้นผิวของของเหลวหรือของแข็งของตัวดูดซับ อนุภาค Ultrafine มีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ พลังงานพื้นผิวสูงและความสามารถในการดูดซับขนาดใหญ่
- รีโอโลยี
รีโอโลยีเป็นศาสตร์ของการศึกษาการไหลและพฤติกรรมของสสาร ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เมื่อขนาดอนุภาคเล็กลง อนุภาคจะค่อยๆ แสดงคุณสมบัติหรือพฤติกรรมที่แตกต่างจากของแข็งดั้งเดิม รีโอโลยีของระบบการกระจายตัวของอนุภาคหรือคอลลอยด์ซึ่งอนุภาคที่ต่ำกว่า 1 ไมโครเมตรจะกระจายตัวในของเหลวเป็นวัตถุการวิจัยที่มีความหมายมากในทางทฤษฎีและในทางปฏิบัติ
ที่มาของบทความ: China Powder Network