เทคโนโลยีและอุปกรณ์การบดหินโดโลไมต์
1. ในด้านวัสดุก่อสร้าง โดโลไมต์บดสามารถใช้เป็นสารตัวเติมคุณภาพสูงสำหรับการผลิตหินอ่อนเทียม เซรามิก ฯลฯ ผงของโดโลไมต์สามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ เช่น เพิ่มความแข็งและทนต่อการสึกหรอ
2. ในอุตสาหกรรมโลหะ ผงโดโลไมต์สามารถใช้เป็นฟลักซ์ได้ ช่วยลดจุดหลอมเหลวของแร่ ส่งเสริมกระบวนการหลอมโลหะ และเพิ่มประสิทธิภาพการหลอม
3. ในภาคเกษตรกรรม ผงโดโลไมต์ที่ผ่านการแปรรูปสามารถใช้เป็นสารปรับปรุงดินได้ สามารถปรับค่า pH ของดินและให้สารอาหาร เช่น แคลเซียมและแมกนีเซียมสำหรับการเจริญเติบโตของพืช เหมาะอย่างยิ่งสำหรับดินที่มีกรดและเอื้อต่อการปรับปรุงความอุดมสมบูรณ์ของดิน
กระบวนการบดโดโลไมต์
1. การบดและการคัดกรอง: บดแร่โดโลไมต์เพื่อให้ขนาดอนุภาคตรงตามข้อกำหนดของอุปกรณ์บด จากนั้นวัสดุที่บดแล้วจะถูกคัดเกรดโดยอุปกรณ์คัดกรองเพื่อกำจัดอนุภาคที่มีขนาดใหญ่เกินไปหรือเล็กเกินไป
2. การบด: ส่งอนุภาคโดโลไมต์ที่คัดเกรดแล้วไปที่เครื่องบดเพื่อทำการบด อุปกรณ์บดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เครื่องบดแนวตั้ง เครื่องบดยุโรป เครื่องบดละเอียดพิเศษ เป็นต้น
3. การคัดเกรดและการแยก: ผงที่บดแล้วจะถูกคัดเกรดและแยกอีกครั้งโดยอุปกรณ์คัดเกรดเพื่อให้แน่ใจว่าผงที่มีขนาดอนุภาคต่างกันจะถูกแยกออกอย่างแม่นยำ
4. การบรรจุและการขนส่ง: ผงโดโลไมต์ขั้นสุดท้ายจะถูกบรรจุตามวัตถุประสงค์ในการขนส่งและการใช้งาน
ในการผลิตจริง กระบวนการเฉพาะอาจแตกต่างกันไปเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น การเลือกอุปกรณ์ ขนาดการผลิต และข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์
ในแง่ของการใช้งานในอุตสาหกรรม โดโลไมต์และผลิตภัณฑ์ในซีรีส์นี้มีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวาง ผลิตภัณฑ์โดโลไมต์ทั่วไปในตลาด ได้แก่ แร่โดโลไมต์ที่มีขนาดอนุภาคต่างกัน ทรายโดโลไมต์ (6-10 mesh, 10-20 mesh, 20-40 mesh, 40-80 mesh, 80-120 mesh) และผงโดโลไมต์ (10 mesh through, ผงโดโลไมต์ละเอียดพิเศษ 140 mesh, 325 mesh, 600 mesh, 1000 mesh, 1600 mesh) เป็นต้น
อุปกรณ์ของเครื่องบดหินโดโลไมต์ละเอียดพิเศษ ได้แก่ เครื่องบด ลิฟต์ถัง ถังเก็บ เครื่องป้อนแบบสั่น โฮสต์การบดผงขนาดเล็ก เครื่องแยกประเภทการแปลงความถี่ เครื่องเก็บผงแบบไซโคลนคู่ ระบบกำจัดฝุ่นแบบพัลส์ พัดลมแรงดันสูง เครื่องอัดอากาศ ระบบควบคุมไฟฟ้า เป็นต้น
9 มาตรฐานการใช้แป้งทัลคัมในพลาสติก
ทัลค์มีชื่อมาจากเนื้อสัมผัสที่นุ่มและให้ความรู้สึกมันเยิ้มอย่างแรง เป็นแร่แมกนีเซียมซิลิเกตไฮเดรตที่มีโครงสร้างเป็นชั้น ซึ่งประกอบด้วยแมกนีเซียมซิลิเกต อะลูมิเนียมออกไซด์ นิกเกิลออกไซด์ เป็นต้น เป็นหลัก
ทัลค์มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ยอดเยี่ยม เช่น ความลื่นไหล ป้องกันการเหนียว ช่วยการไหล ทนไฟ ทนกรด เป็นฉนวน จุดหลอมเหลวสูง ไม่ทำปฏิกิริยากับสารเคมี มีพลังการซ่อนตัวที่ดี ความนุ่ม เงางามดี การดูดซับที่แข็งแกร่ง เป็นต้น ทัลค์ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคลือบ สี พลาสติก กระดาษ เซรามิก เครื่องสำอาง ยา อาหาร สินค้าจำเป็นในชีวิตประจำวัน และอุตสาหกรรมอื่นๆ
ทัลค์เป็นหนึ่งในผงอนินทรีย์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในผลิตภัณฑ์พลาสติก ลักษณะของทัลค์ในผลิตภัณฑ์พลาสติกคือสามารถปรับปรุงคุณสมบัติบางประการของผลิตภัณฑ์พลาสติกได้อย่างมาก ดังนั้น เมื่อเลือกใช้ทัลค์ ควรปฏิบัติตามข้อกำหนดต่อไปนี้สำหรับทัลค์ด้วย
ความบริสุทธิ์สูง
ยิ่งทัลค์มีความบริสุทธิ์สูงเท่าไร ผลการเสริมแรงก็จะดีขึ้นเท่านั้น ในบรรดาสิ่งเจือปนแร่ธาตุอื่นๆ ในทัลคัม แร่ธาตุโลหะ (โดยเฉพาะเหล็ก) มีผลชัดเจนมากต่อคุณสมบัติต่อต้านการเสื่อมสภาพของพลาสติก
โครงสร้าง
ทัลคัมมักอยู่ในรูปของก้อนหนาแน่น ใบ รัศมี และเส้นใย เนื่องจากโครงสร้างผลึกของทัลคัมเป็นชั้น จึงมีแนวโน้มที่จะแตกเป็นเกล็ดและมีความลื่นไหลเป็นพิเศษ
แป้งทัลคัมคุณภาพสูงที่มีเนื้อละเอียดมากจะมีโครงสร้างเป็นแผ่น เมื่อใช้ในผลิตภัณฑ์พลาสติก แป้งทัลคัมสามารถกระจายตัวได้อย่างสม่ำเสมอในเรซินเป็นชั้นๆ และมีความเข้ากันได้ดีและเสริมคุณสมบัติเชิงกลกับเรซิน
ความขาวและเฉดสีเมื่อเปียก
หลังจากผสมแป้งทัลคัมและพลาสติกแล้ว สีของพลาสติกจะเปลี่ยนแปลงไปมากหรือน้อย ผลิตภัณฑ์พลาสติกสีเข้มไม่มีข้อกำหนดที่สูงเกินไปสำหรับความขาวของแป้งทัลคัมที่เติมลงไป อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ผลิตภัณฑ์สีอ่อนมีสีสันที่ดีขึ้น แป้งทัลคัมจะต้องมีความขาวเมื่อเปียกที่สูงกว่าและมีเฉดสีที่เหมาะสม
ปริมาณซิลิกอนไดออกไซด์
ปริมาณซิลิกอน (SiO2) ในแป้งทัลคัมเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญในการวัดเกรดของแป้งทัลคัม ยิ่งปริมาณซิลิกอนในแป้งทัลคัมสูงขึ้น แป้งทัลคัมก็จะมีความบริสุทธิ์สูงขึ้น มีผลในการใช้งานที่ดีขึ้น และราคาก็จะสูงขึ้นด้วย
ลูกค้าต้องเลือกแป้งทัลคัมตามความต้องการด้านประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์พลาสติกต่างๆ ตัวอย่างเช่น ปริมาณซิลิกอนในแป้งทัลคัมที่เติมลงในฟิล์มเกษตรควรสูงขึ้น ขนาดอนุภาคควรเล็ก และการกระจายขนาดอนุภาคควรแคบ เพื่อให้การส่งผ่านแสงของฟิล์มดี และเพิ่มความแข็งแรงในการดึงและความต้านทานต่อการเจาะของฟิล์ม
สำหรับแป้งทัลคัมที่ใช้ในการฉีดขึ้นรูป แผ่น และแท่ง ความต้องการปริมาณซิลิกอนไม่จำเป็นต้องสูงเกินไป ผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณซิลิกอนต่ำไม่เพียงแต่ราคาถูกกว่าเท่านั้น แต่ยังสามารถปรับปรุงความแข็งและความแข็งแรงต่อแรงกระแทกของผลิตภัณฑ์พลาสติกได้อีกด้วย
สี
สีของแร่แป้งทัลคัมที่ยังไม่ได้แปรรูปจะแตกต่างกัน ซึ่งอาจเป็นสีขาว สีเทา สีแดงอ่อน สีชมพู สีฟ้าอ่อน สีเขียวอ่อน และสีอื่นๆ แป้งทัลคัมยังมีสีเงินหรือสีมุกพิเศษ และมีความวาวของเนื้อแข็งในระดับต่างๆ กัน สีนี้สามารถปรับปรุงรูปลักษณ์และเอฟเฟกต์ทางสายตาของผลิตภัณฑ์ได้
คุณสมบัติพื้นผิว
แป้งทัลคัมมีคุณสมบัติพื้นผิวที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับแหล่งที่มา พื้นที่ผิวเฉพาะและอัตราการดูดซับน้ำมันนั้นส่วนใหญ่กำหนดโดยทรัพยากรแร่และความละเอียดของผลิตภัณฑ์ ปัจจัยอื่นๆ ที่ส่งผลต่อคุณสมบัติเหล่านี้ ได้แก่ ความหยาบของพื้นผิว รูปร่างของอนุภาค และปริมาตรรูพรุน พื้นที่ผิวเฉพาะและโครงสร้างรูปลักษณ์ของแป้งทัลคัมที่มากจะไม่เพียงแต่ส่งผลต่อปริมาณของสารเติมแต่งเท่านั้น แต่ยังส่งเสริมแรงยึดเกาะระหว่างโครงสร้างเรซินด้วย จึงช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพของผลิตภัณฑ์พลาสติก
ความชื้น
สัณฐานวิทยาโครงสร้างของแป้งทัลคัมจะกำหนดลักษณะของแป้ง แม้ว่าแป้งทัลคัมจะมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ แต่เนื่องจากขอบของรูปร่างอนุภาคที่ไม่สม่ำเสมอ แป้งทัลคัมจึงมีทั้งน้ำโครงสร้างและน้ำผลึก ดังนั้นความชื้นของแป้งทัลคัมจึงมากกว่าแคลเซียมคาร์บอเนต ความชื้นสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของพลาสติกได้ง่าย ดังนั้นการกำจัดความชื้นออกจากแป้งทัลคัมและกระบวนการอบแห้งจึงควรให้ความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง
ไฟฟ้าสถิตย์
แป้งทัลคัมมีโครงสร้างเป็นชั้นและพื้นที่ผิวเฉพาะขนาดใหญ่ รูปร่างที่ไม่สม่ำเสมอของอนุภาคและรูปร่างนูนและเว้าของพื้นผิวทำให้มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูงและสร้างไฟฟ้าสถิตย์ได้ง่าย ซึ่งทำให้ยากต่อการกระจายตัวของอนุภาคขนาดเล็กและส่งผลกระทบต่อผลการใช้งาน
การไหล
ในระหว่างกระบวนการอัดรีด โครงสร้างที่เป็นแผ่นของแป้งทัลคัมมีความลื่นไหลต่ำและกระจายตัวได้ยากกว่าวัสดุอนินทรีย์ที่เป็นเม็ดอื่นๆ และแรงบิดของสกรูหลักก็สูง ดังนั้นการเปิดใช้งานและการเคลือบที่ดีขึ้นจึงเป็นกุญแจสำคัญในการเอาชนะปัญหาเหล่านี้
การประยุกต์ใช้โบรอนไนไตรด์ในด้านสุขภาพ
โบรอนไนไตรด์เป็นผลึกโมเลกุลแบบหลายชั้นที่มีโครงสร้างเครือข่ายปกติหกเหลี่ยมประกอบด้วยโบรอนธาตุหลักกลุ่มที่สามและไนโตรเจนธาตุหลักกลุ่มที่ห้า ในชั้นผลึกโมเลกุล อะตอมโบรอนและอะตอมไนโตรเจนจะรวมกันด้วยพันธะประสานงาน และแรงยึดพันธะประสานงานนั้นแข็งแกร่งมาก ดังนั้นอะตอม B และอะตอม N ในชั้นจึงถูกยึดแน่น ชั้นต่างๆ เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโมเลกุล เนื่องจากพันธะโมเลกุลอ่อน จึงหลุดออกระหว่างชั้นได้ง่ายมาก
ตามรูปแบบผลึกที่แตกต่างกัน โครงสร้างผลึกของโบรอนไนไตรด์สามารถแบ่งได้เป็นสี่ประเภทหลักๆ ได้แก่ โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (h-BN) โบรอนไนไตรด์ลูกบาศก์ (c-BN) โบรอนไนไตรด์เวิร์ตไซต์ (w-BN) และโบรอนไนไตรด์รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน (r-BN) ในจำนวนนี้ โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (h-BN) ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด
การประยุกต์ใช้โบรอนไนไตรด์ในสาขาชีวการแพทย์
BN มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีทั้งในหลอดทดลองและในร่างกาย และมีคุณสมบัติที่คล้ายคลึงหรือเหนือกว่าวัสดุที่ใช้กราฟีนในการประยุกต์ใช้ทางชีวภาพ สามารถใช้ในยาต้านแบคทีเรีย การส่งยา ตัวแทนการส่งโบรอน วิศวกรรมเนื้อเยื่อ การถ่ายภาพในร่างกาย และสาขาอื่นๆ
(1) ยาต้านแบคทีเรีย
เมื่อไม่นานมานี้ มีการศึกษาบางกรณีพบว่าแผ่นนาโนโบรอนไนไตรด์มีผลในการต่อต้านแบคทีเรียต่อแบคทีเรียที่ดื้อยา (AMR) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีในร่างกายโดยไม่ก่อให้เกิดการดื้อยาซ้ำในระหว่างการใช้งานในระยะยาว
(2) การส่งยา
h-BN ยังถือเป็นตัวพายาที่มีแนวโน้มดีอีกด้วย แผ่นนาโนโบรอนไนไตรด์รูปหกเหลี่ยม (BNNS) ถูกสังเคราะห์ในปริมาณมากในครั้งเดียวโดยใช้วิธีเทมเพลตเกลือ และยับยั้งการแพร่กระจายของมะเร็งเต้านมได้อย่างมีประสิทธิภาพในการทดลองในร่างกายและในหลอดทดลอง ซึ่งบ่งชี้ถึงศักยภาพของ BNNS ในการประยุกต์ใช้การส่งยา จากการศึกษาวิจัยบางกรณีพบว่าการใช้ BN ทรงกลมเป็นตัวพา เปปไทด์นาตริยูเรติกในสมองที่มีกรดนิวคลีอิกดีออกซีไรโบโซมจะแทรกซึมเข้าไปในเซลล์ IAR-6-1 ที่เป็นเนื้องอกผ่านทางเอ็นโดไซโทซิส จากนั้นจึงปล่อย DOX เข้าไปในไซโทพลาซึมและนิวเคลียส จึงกำหนดเป้าหมายและฆ่าเซลล์มะเร็งได้
(3) วิศวกรรมเนื้อเยื่อ
ในด้านวัสดุทางทันตกรรม BNN ถูกเตรียมโดยใช้เครื่องบดลูกบอลพลังงานสูงและกระจายในเมทริกซ์เซอร์โคเนีย จากนั้นผงคอมโพสิตจะถูกทำให้แน่นโดยการเผาด้วยพลาสมา เซอร์โคเนียที่เติม BNN เข้าไปมีความแข็งแรงสูงถึง 27.3% และความเหนียวในการแตกหัก 37.5% และยับยั้งการย่อยสลายของเมทริกซ์เซอร์โคเนียในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น ซึ่งแสดงให้เห็นถึงคุณค่าที่เป็นไปได้ของ BNN ในฐานะวัสดุเสริมแรงทางทันตกรรม
(4) ตัวส่งโบรอน
เนื่องจากมีโบรอนในปริมาณสูงและมีพิษต่อเซลล์ต่ำ นาโนวัสดุโบรอนไนไตรด์จึงสามารถใช้เป็นตัวส่งโบรอนสำหรับการบำบัดด้วยการจับนิวตรอนโบรอน (BNCT) ได้ BNCT เป็นการรักษามะเร็งด้วยรังสีชนิดใหม่ที่สามารถกำหนดเป้าหมายและฆ่าเซลล์มะเร็งได้โดยไม่ทำอันตรายต่อเซลล์ปกติ นาโนทิวบ์โบรอนไนไตรด์ที่ดัดแปลงด้วยโพลีเอทิลีนไกลคอลได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวแทนส่งโบรอนสำหรับ BNCT การสะสมโบรอนในเซลล์มะเร็งผิวหนังเมลาโนมา B16 นั้นมากกว่า BSH ซึ่งเป็นตัวส่งโบรอนรุ่นที่สองประมาณสามเท่า (ไดโซเดียมไทโอโดเดคาโบเรน) นาโนทิวบ์โบรอนไนไตรด์ที่ดัดแปลงด้วยโพลีไลซีนและกรดโฟลิกจะถูกเซลล์ glioblastoma multiforme ดูดซับอย่างเลือกสรรหลังจากจับคู่กับจุดควอนตัมเรืองแสง นาโนทิวบ์เหล่านี้ไม่เพียงแต่ใช้เป็นตัวส่งโบรอนสำหรับ BNCT เท่านั้น แต่ยังสามารถติดตามพฤติกรรมภายในเซลล์ของยาได้อีกด้วย นาโนสเฟียร์โบรอนไนไตรด์ยังได้รับการรายงานว่าเป็นแหล่งกักเก็บโบรอนคุณภาพสูงสำหรับการรักษามะเร็งต่อมลูกหมากอีกด้วย โบรอนไนไตรด์ที่สามารถควบคุมความเป็นผลึกได้สามารถปล่อยโบรอนออกมาอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้การทำงานของเซลล์มะเร็งต่อมลูกหมากลดลงและกระตุ้นให้เซลล์เกิดอะพอพโทซิส แบบจำลองเนื้องอกในแหล่งกำเนิดยืนยันประสิทธิภาพในการป้องกันมะเร็งในร่างกายของโบรอนไนไตรด์ทรงกลมกลวง
การผลิตผงซิลิกาทรงกลม
ผงซิลิคอนทรงกลมมีความบริสุทธิ์ค่อนข้างสูง อนุภาคละเอียดมาก มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าและการนำความร้อนที่ดี และมีข้อดีคือค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ ใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์วงจรรวมขนาดใหญ่ อวกาศ เคลือบ ยา และเครื่องสำอางในชีวิตประจำวัน และเป็นสารตัวเติมที่สำคัญที่ทดแทนไม่ได้
มีสองวิธีในการเตรียมผงซิลิคอนทรงกลม: วิธีทางกายภาพและเคมีและวิธีการทางเคมี วิธีทางกายภาพและเคมีส่วนใหญ่ได้แก่ วิธีเปลวไฟ วิธีการเผาไหม้ วิธีการพ่นละลายอุณหภูมิสูง วิธีพลาสมา และวิธีการเผาไหม้ที่อุณหภูมิต่ำที่แพร่กระจายด้วยตนเอง วิธีทางเคมีส่วนใหญ่ได้แก่ วิธีเฟสก๊าซ วิธีเฟสของเหลว (วิธีโซลเจล วิธีการตกตะกอน วิธีการไมโครอิมัลชัน) วิธีการสังเคราะห์ทางเคมี เป็นต้น
ในกระบวนการผลิตผงซิลิคอนทรงกลม การควบคุมอย่างเข้มงวดในแต่ละขั้นตอนการผลิตเป็นกุญแจสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์เป็นไปตามมาตรฐาน
วัตถุดิบหลักของผงซิลิคอนทรงกลมคือผงซิลิคอนทรงกลมหลอมเหลวหรือผลึกเชิงมุม
ความเสถียรของวัตถุดิบ
วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตไมโครผงซิลิกอนทรงกลมนั้นควรเป็นไมโครผงซิลิกอนทรงเหลี่ยมที่ผ่านกระบวนการแปรรูปจากแร่เดียวกันและกระบวนการผลิตเดียวกัน เพื่อให้มีความสม่ำเสมอของวัตถุดิบสูงสุดและมั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์ที่มีอัตราการทำให้เป็นทรงกลมสูงจะถูกผลิตขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่อุณหภูมิการทำให้เป็นทรงกลม ปริมาณก๊าซ ปริมาณการป้อน ความดัน อัตราการไหล และปัจจัยอื่นๆ ที่ไม่เปลี่ยนแปลง
ควรควบคุมตัวบ่งชี้ทางกายภาพและทางเคมีของวัตถุดิบภายในช่วงที่กำหนด
ตัวบ่งชี้ทางกายภาพและทางเคมีของวัตถุดิบผันผวนมากเกินไป ซึ่งจะไม่เพียงแต่ส่งผลต่ออุณหภูมิการทำให้เป็นทรงกลมเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อการกระจายตัวของทรงกลมด้วย
ขนาดอนุภาคของวัตถุดิบและการกระจายขนาดอนุภาค
ขนาดอนุภาคต่างกันจะมีพื้นที่ให้ความร้อนต่างกัน และจุดอุณหภูมิการทำให้เฉื่อยหลังจากการให้ความร้อนก็ต่างกันด้วย
การกระจายตัวของอนุภาคของวัตถุดิบ
ในระหว่างการประมวลผลผงไมโครซิลิกอนเชิงมุม โดยเฉพาะผงไมโครซิลิกอนเชิงมุมขนาดเล็กมาก มักเกิดการเกาะกลุ่มกันของผงรองเนื่องจากพลังงานพื้นผิวที่เพิ่มขึ้น
ปริมาณความชื้นของวัตถุดิบ
หากผงไมโครซิลิกอนเชิงมุมที่ใช้เป็นวัตถุดิบของผงไมโครซิลิกอนทรงกลมได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น การป้องกันที่ไม่เหมาะสม เวลาจัดเก็บนานเกินไป และความชื้นในสิ่งแวดล้อมที่มากเกินไป จะทำให้ผงดูดซับความชื้น มีปริมาณความชื้นสูง และเกาะกลุ่มกัน ซึ่งจะส่งผลต่อเอฟเฟกต์ทรงกลมของผงไมโครซิลิกอนทรงกลมด้วย
ธาตุกัมมันตภาพรังสีในวัตถุดิบควรต่ำ
สำหรับวัตถุดิบในการผลิตผงไมโครซิลิกอนทรงกลมที่มีรังสีต่ำ เฉพาะเมื่อธาตุกัมมันตภาพรังสีเอง (เช่น ยูเรเนียม U ทอเรียม Th เป็นต้น) มีปริมาณต่ำมากเท่านั้น จึงจะสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ให้ตรงตามข้อกำหนดของผงไมโครซิลิกอนทรงกลมที่มีรังสีต่ำได้
การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของไมโครผงซิลิคอนทรงกลมมีอยู่ 2 ประการ ประการแรกคือการกระจายอนุภาคที่รวมตัวกันเป็นก้อนรองของวัตถุดิบไมโครผงซิลิคอนทรงกลม - ไมโครผงซิลิคอนเชิงมุม โดยเฉพาะไมโครผงซิลิคอนเชิงมุมที่ละเอียดมาก และก่อนอื่นให้ทำการบำบัดด้วยการกระตุ้นพื้นผิวเพื่อกระจายอนุภาคก่อนการทำให้เป็นทรงกลม ซึ่งต้องใช้สารกระจายตัวบนพื้นผิวที่ระเหยได้อย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิสูง มิฉะนั้นจะทำให้เกิดการสะสมของคาร์บอนในไมโครผงซิลิคอนทรงกลม ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์
ประการที่สองคือการปรับเปลี่ยนไมโครผงซิลิคอนทรงกลมในภายหลัง เมื่อใช้ไมโครผงซิลิคอนเป็นสารตัวเติมอนินทรีย์และผสมกับเรซินอินทรีย์ จะเกิดปัญหาความเข้ากันได้ไม่ดีและการกระจายตัวยาก ซึ่งส่งผลให้วัสดุ เช่น บรรจุภัณฑ์วงจรรวมและสารตั้งต้นมีความทนทานต่อความร้อนต่ำ ทนต่อความชื้นได้ จึงส่งผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือและความเสถียรของผลิตภัณฑ์ เพื่อปรับปรุงปัญหาของการเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซระหว่างผงไมโครซิลิกอนและวัสดุโพลีเมอร์อินทรีย์และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้งาน โดยทั่วไปจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงไมโครซิลิกอน
กุญแจสำคัญของการดัดแปลงผงอย่างมีประสิทธิภาพ
การปรับเปลี่ยนพื้นผิวผง ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าการปรับเปลี่ยนพื้นผิว การบำบัดพื้นผิว เป็นต้น หมายถึงการใช้บางวิธี (ทางกายภาพ เคมี หรือกลไก เป็นต้น) เพื่อบำบัด ปรับเปลี่ยน และประมวลผลพื้นผิวของอนุภาค และเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของพื้นผิวผงโดยเจตนาเพื่อตอบสนองความต้องการของการประมวลผลและการใช้งานผง ดังนั้น การทำความเข้าใจคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของผงจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของพื้นผิวผงเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้เกิดการปรับเปลี่ยนผงที่มีประสิทธิภาพ
พื้นที่ผิวเฉพาะ
พื้นที่ผิวเฉพาะของวัสดุผงนั้นสัมพันธ์กับขนาดอนุภาค การกระจายขนาดอนุภาค และความพรุน สำหรับวัสดุผง พื้นที่ผิวเฉพาะนั้นสัมพันธ์กับขนาดอนุภาค ยิ่งอนุภาคละเอียด พื้นที่ผิวเฉพาะก็จะยิ่งมากขึ้น ซึ่งสัมพันธ์กับความหยาบของพื้นผิวอนุภาค ยิ่งพื้นผิวหยาบ พื้นที่ผิวเฉพาะก็จะยิ่งมากขึ้น ซึ่งสัมพันธ์อย่างมากกับรูพรุนบนพื้นผิวอนุภาค พื้นที่ผิวเฉพาะของผงที่มีรูพรุนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว พื้นที่ผิวเฉพาะของวัสดุผงที่มีรูพรุนขนาดเล็กที่พัฒนาขึ้นอาจสูงถึงหลายพันตารางเมตรต่อกรัม
พื้นที่ผิวจำเพาะเป็นคุณสมบัติพื้นผิวที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของวัสดุผงและเป็นหนึ่งในฐานหลักในการกำหนดปริมาณตัวปรับเปลี่ยนพื้นผิว ปริมาณตัวปรับเปลี่ยนพื้นผิวสัมพันธ์กับพื้นที่ผิวจำเพาะของผง ยิ่งพื้นที่ผิวจำเพาะมีขนาดใหญ่ขึ้น จำเป็นต้องใช้ตัวปรับเปลี่ยนพื้นผิวมากขึ้นเพื่อให้ได้อัตราการครอบคลุมเท่ากัน
พลังงานพื้นผิว
พลังงานพื้นผิวของผงสัมพันธ์กับโครงสร้าง ประเภทของพันธะและแรงยึดเกาะระหว่างอะตอม จำนวนอะตอมพื้นผิว และกลุ่มฟังก์ชันพื้นผิว หลังจากบดวัสดุแล้ว พื้นผิวใหม่จะถูกสร้างขึ้น และส่วนหนึ่งของพลังงานกลจะถูกแปลงเป็นพลังงานพื้นผิวของพื้นผิวใหม่ โดยทั่วไป ยิ่งพลังงานพื้นผิวของผงสูงขึ้นเท่าใด ผงก็จะยิ่งมีแนวโน้มที่จะเกาะตัวกันมากขึ้น และการดูดซึมน้ำและการยึดเกาะก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น
ความสามารถในการเปียกชื้นของพื้นผิว
ความสามารถในการเปียกชื้นหรือความไม่ชอบน้ำของพื้นผิวของผงอนินทรีย์เป็นคุณสมบัติพื้นผิวที่สำคัญอย่างหนึ่งของสารตัวเติมสำหรับวัสดุคอมโพสิตที่ใช้โพลีเมอร์ เช่น พลาสติก ยาง กาว และสารตัวเติมหรือเม็ดสีสำหรับเคลือบน้ำมัน
ลักษณะการดูดซับบนพื้นผิว
เมื่อโมเลกุล (หรืออะตอม) ในเฟสก๊าซหรือเฟสของเหลวชนกับพื้นผิวของผง ปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ทำให้โมเลกุล (อะตอม ไอออน) บางส่วนยังคงอยู่บนพื้นผิวของผง ทำให้ความเข้มข้นของโมเลกุลเหล่านี้ (หรืออะตอม ไอออน) บนพื้นผิวของผงมีมากกว่าในเฟสก๊าซหรือเฟสของเหลว ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการดูดซับ โดยทั่วไปผงจะเรียกว่าตัวดูดซับ และสารที่ถูกดูดซับจะเรียกว่าตัวดูดซับ ยิ่งพื้นที่ผิวเฉพาะของผงมีขนาดใหญ่ขึ้น ปรากฏการณ์การดูดซับก็จะยิ่งมีนัยสำคัญมากขึ้น
คุณสมบัติทางไฟฟ้าของพื้นผิว
คุณสมบัติทางไฟฟ้าของพื้นผิวผงถูกกำหนดโดยไอออนที่มีประจุบนพื้นผิวผง เช่น H+, 0H- เป็นต้น คุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุผงในสารละลายยังเกี่ยวข้องกับค่า pH ของสารละลายและประเภทของไอออนในสารละลายอีกด้วย ประจุและขนาดของพื้นผิวผงมีผลต่อแรงไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาค ระหว่างอนุภาคและโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวและสารเคมีอื่นๆ จึงส่งผลต่อลักษณะการยึดเกาะและการกระจายตัวระหว่างอนุภาคและการดูดซับสารปรับเปลี่ยนพื้นผิวบนพื้นผิวอนุภาค
คุณสมบัติทางเคมีของพื้นผิว
คุณสมบัติทางเคมีของพื้นผิวผงเกี่ยวข้องกับโครงสร้างผลึก องค์ประกอบทางเคมี สารดูดซับบนพื้นผิว ฯลฯ ของวัสดุผง คุณสมบัติทางเคมีของพื้นผิวผงจะกำหนดกิจกรรมการดูดซับและปฏิกิริยาเคมีของผงภายใต้เงื่อนไขบางประการ ตลอดจนคุณสมบัติทางไฟฟ้าของพื้นผิวและความสามารถในการเปียกชื้น ฯลฯ ดังนั้นจึงมีอิทธิพลสำคัญต่อประสิทธิภาพการใช้งานและปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลของสารปรับเปลี่ยนพื้นผิว คุณสมบัติทางเคมีของพื้นผิวผงในสารละลายยังเกี่ยวข้องกับค่า pH ของสารละลายอีกด้วย
เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์: การใช้งานในอุตสาหกรรมโฟโตวอลตาอิค
เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์มีความแข็งแรงทางกลที่ดี มีเสถียรภาพทางความร้อน ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน ทนต่อการกระแทกจากความร้อน และทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี และใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาที่มีอุณหภูมิสูง เช่น โลหะวิทยา เครื่องจักร พลังงานใหม่ วัสดุก่อสร้าง และสารเคมี ประสิทธิภาพยังเพียงพอสำหรับการแพร่กระจายของเซลล์ TOPcon ในการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ LPCVD (การสะสมไอเคมีแรงดันต่ำ) PECVD (การสะสมไอเคมีพลาสมา) และกระบวนการทางความร้อนอื่นๆ
เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุควอตซ์แบบดั้งเดิมแล้ว ฐานรองเรือ เรือ และอุปกรณ์ท่อที่ทำจากวัสดุเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์จะมีความแข็งแรงที่สูงกว่า มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีกว่า ไม่มีการเสียรูปในอุณหภูมิสูง และอายุการใช้งานมากกว่า 5 เท่าของวัสดุควอตซ์ ซึ่งสามารถลดต้นทุนการใช้งานและการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากการบำรุงรักษาและเวลาหยุดทำงานได้อย่างมาก มีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนที่ชัดเจนและมีวัตถุดิบให้เลือกมากมาย
ในจำนวนนี้ ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เชื่อมด้วยปฏิกิริยา (RBSC) มีอุณหภูมิการเผาผนึกต่ำ ต้นทุนการผลิตต่ำ และวัสดุมีความหนาแน่นสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แทบจะไม่มีการหดตัวของปริมาตรระหว่างกระบวนการหลอมปฏิกิริยา เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเตรียมชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่และรูปร่างซับซ้อน ดังนั้นจึงเหมาะที่สุดสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่และซับซ้อน เช่น ตัวรองรับเรือ เรือ พายคานยื่น ท่อเตาเผา ฯลฯ
เรือซิลิกอนคาร์ไบด์ยังมีแนวโน้มการพัฒนาที่ดีในอนาคต ไม่ว่าจะเป็นกระบวนการ LPCVD หรือกระบวนการแพร่กระจายโบรอน อายุการใช้งานของเรือควอตซ์ค่อนข้างต่ำ และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของวัสดุควอตซ์ไม่สอดคล้องกับวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์ ดังนั้นจึงเกิดการเบี่ยงเบนได้ง่ายในกระบวนการจับคู่กับที่ยึดเรือซิลิกอนคาร์ไบด์ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งอาจทำให้เรือสั่นหรือแตกได้ เรือซิลิกอนคาร์ไบด์ใช้เส้นทางกระบวนการขึ้นรูปและการประมวลผลโดยรวมแบบบูรณาการ ความต้องการความคลาดเคลื่อนของรูปร่างและตำแหน่งนั้นสูง และทำงานร่วมกับที่ยึดเรือซิลิกอนคาร์ไบด์ได้ดีขึ้น นอกจากนี้ ซิลิกอนคาร์ไบด์ยังมีความแข็งแรงสูง และการแตกหักของเรือที่เกิดจากการชนของมนุษย์นั้นน้อยกว่าเรือควอตซ์มาก
ท่อเตาเผาเป็นส่วนประกอบการถ่ายเทความร้อนหลักของเตาเผา ซึ่งมีบทบาทในการปิดผนึกและถ่ายเทความร้อนสม่ำเสมอ เมื่อเปรียบเทียบกับท่อเตาเผาควอตซ์ ท่อเตาเผาซิลิกอนคาร์ไบด์มีการนำความร้อนที่ดี การให้ความร้อนสม่ำเสมอ และความเสถียรทางความร้อนที่ดี อายุการใช้งานนานกว่าท่อควอตซ์มากกว่า 5 เท่า อย่างไรก็ตาม ความยากในการผลิตท่อเตาเผาซิลิกอนคาร์ไบด์นั้นสูงมาก และอัตราผลผลิตก็ต่ำมากเช่นกัน ยังคงอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและการพัฒนาและยังไม่ได้ผลิตเป็นจำนวนมาก
เมื่อเปรียบเทียบอย่างครอบคลุม ไม่ว่าจะเป็นในแง่ของประสิทธิภาพผลิตภัณฑ์หรือต้นทุนการใช้งาน วัสดุเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์มีข้อได้เปรียบมากกว่าวัสดุควอตซ์ในบางแง่มุมของสาขาเซลล์แสงอาทิตย์ การใช้วัสดุเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ในอุตสาหกรรมโฟโตวอลตาอิกส์ช่วยให้บริษัทโฟโตวอลตาอิกส์ลดต้นทุนการลงทุนของวัสดุเสริมและปรับปรุงคุณภาพและความสามารถในการแข่งขันของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก ในอนาคต ด้วยการประยุกต์ใช้ท่อเตาเผาซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาดใหญ่ เรือซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง และตัวรองรับเรือ รวมถึงการลดต้นทุนอย่างต่อเนื่อง การประยุกต์ใช้เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ในด้านเซลล์แสงอาทิตย์จะกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงและลดต้นทุนอุตสาหกรรมในด้านการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และจะมีผลกระทบสำคัญต่อการพัฒนาพลังงานใหม่จากเซลล์แสงอาทิตย์
การประยุกต์ใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์ในอุตสาหกรรมโฟโตวอลตาอิค
ด้วยความต้องการพลังงานทั่วโลกที่เพิ่มขึ้น พลังงานฟอสซิล โดยเฉพาะน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ จะหมดลงในที่สุด นอกจากนี้ พลังงานฟอสซิลยังก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรงระหว่างการใช้งาน เพื่อแก้ปัญหาข้างต้น พลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานน้ำ และพลังงานนิวเคลียร์ ได้ดึงดูดความสนใจของผู้คน
วิธีหลักในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์คือการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าอื่นๆ การผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์มีข้อดีคือเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มีแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์เพียงพอ ปลอดภัยและเชื่อถือได้ในกระบวนการผลิตไฟฟ้า และติดตั้งและขนส่งอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าได้ง่าย คาดการณ์ได้ว่าการส่งเสริมการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ในวงกว้างจะมีผลดีต่อการกำกับดูแลวิกฤตพลังงานและสิ่งแวดล้อม
ตามหลักการของการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ เมื่อแสงแดดส่องลงบนส่วนประกอบของพลังงานแสงอาทิตย์ (เช่น แผงโซลาร์เซลล์) โฟตอนจะโต้ตอบกับอิเล็กตรอนในวัสดุของพลังงานแสงอาทิตย์ ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวัสดุและเกิดกระแสไฟฟ้าซึ่งเป็นไฟฟ้ากระแสตรง เนื่องจากอุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้พลังงานจากไฟฟ้ากระแสสลับ จึงไม่สามารถใช้กระแสตรงที่สร้างโดยแผงโซลาร์เซลล์ได้โดยตรง และจำเป็นต้องแปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับเพื่อผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อกับกริด
อุปกรณ์สำคัญในการบรรลุวัตถุประสงค์ดังกล่าวคืออินเวอร์เตอร์ ดังนั้นอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดโซลาร์เซลล์จึงเป็นแกนหลักของเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ และประสิทธิภาพการทำงานของอินเวอร์เตอร์จะกำหนดประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นส่วนใหญ่
อุปกรณ์ไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบหลักของอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดโซลาร์เซลล์ ปัจจุบัน อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ต่างๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าส่วนใหญ่ทำจากวัสดุซิลิกอน (Si) และได้รับการพัฒนามาค่อนข้างสมบูรณ์ ซิลิกอนเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลอดอิเล็กทรอนิกส์และวงจรรวมต่างๆ เนื่องจากการใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้ามีความหลากหลายมากขึ้น การใช้อุปกรณ์ซิลิกอนจึงถูกจำกัดในบางแอปพลิเคชันที่มีความต้องการประสิทธิภาพสูงและสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรง ซึ่งต้องใช้ผู้คนในการพัฒนาอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น ด้วยเหตุนี้ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีแบนด์แก็ปกว้าง เช่น ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) จึงถือกำเนิดขึ้น
เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอนแล้ว อุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์จะแสดงให้เห็นคุณสมบัติที่โดดเด่นหลายประการ:
(1) ความเข้มของสนามไฟฟ้าพังทลายสูง: ความเข้มของสนามไฟฟ้าพังทลายของ SiC นั้นสูงกว่า Si ประมาณ 10 เท่า ซึ่งทำให้อุปกรณ์ SiC มีแรงดันไฟฟ้าในการบล็อกที่สูงขึ้น และสามารถทำงานภายใต้สภาวะสนามไฟฟ้าที่สูงขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงาน
(2) แบนด์แก็ปกว้าง: SiC มีความเข้มข้นของตัวพาภายในที่ต่ำกว่าที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งจะนำไปสู่ความต้านทานการเปิดที่ต่ำกว่าในสถานะเปิด
(3) ความเร็วดริฟท์ความอิ่มตัวสูง: SiC มีความเร็วดริฟท์ความอิ่มตัวของอิเล็กตรอนที่สูงขึ้น ซึ่งช่วยให้เข้าถึงสถานะคงที่ได้เร็วขึ้นในระหว่างกระบวนการสลับ และลดการสูญเสียพลังงานในระหว่างกระบวนการสลับ
(4) การนำความร้อนสูง: SiC มีค่าการนำความร้อนสูงกว่า ซึ่งจะปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญ ทำให้การออกแบบระบบระบายความร้อนง่ายขึ้น และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โดยสรุป อุปกรณ์พลังงานซิลิกอนคาร์ไบด์ให้การกู้คืนย้อนกลับต่ำที่จำเป็นและคุณลักษณะการสลับอย่างรวดเร็วเพื่อให้บรรลุ "ประสิทธิภาพการแปลงสูง" และ "การใช้พลังงานต่ำ" ของอินเวอร์เตอร์โฟโตวอลตาอิค ซึ่งมีความสำคัญต่อการปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของอินเวอร์เตอร์โฟโตวอลตาอิคและลดต้นทุนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อไปอีก
การประยุกต์ใช้เครื่องบดละเอียดพิเศษในสาขาการแพทย์แผนจีน
เทคโนโลยีการบดละเอียดพิเศษสามารถปรับปรุงอัตราการสกัดและการดูดซึมทางชีวภาพของยาแผนจีนแบบดั้งเดิม เพิ่มคุณภาพของการเตรียมยาแผนจีนแบบดั้งเดิม และประหยัดทรัพยากร ยาแผนจีนแบบดั้งเดิมสามารถนำไปผลิตเป็นรูปแบบยาต่างๆ ได้หลังจากการบดละเอียดพิเศษ และมีแนวโน้มการพัฒนาที่กว้างขวาง
เทคโนโลยีการบดละเอียดพิเศษเป็นเทคโนโลยีขั้นสูงที่ใช้กลไกหรือพลศาสตร์ของไหลเพื่อแยกวัสดุขนาด 0.5~5.0 มม. ออกเป็นระดับไมโครเมตรหรือนาโนเมตร เมื่อเปรียบเทียบกับการบดแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีนี้มีข้อดีคือประหยัดวัสดุ ความเร็วในการบดที่รวดเร็ว และขนาดอนุภาคของผงที่สม่ำเสมอและละเอียด
ขึ้นอยู่กับสื่อการบด เทคโนโลยีการบดละเอียดพิเศษแบ่งออกเป็นการบดแห้งและการบดแบบเปียก การบดแห้งคือการบดวัสดุภายใต้สภาวะแห้ง ซึ่งสามารถผลิตผงละเอียดพิเศษที่มีการดูดซับ การขยายตัว และการละลายน้ำได้ดี การบดแบบเปียกคือการบดวัสดุ (กึ่ง) ของเหลว เมื่อเปรียบเทียบกับการบดแบบแห้ง เทคโนโลยีนี้มีข้อดีคือมีอันตรายจากฝุ่นน้อยกว่าและเกิดความร้อนน้อยกว่า และในขณะเดียวกันก็มีเอฟเฟกต์การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและอิมัลชัน ทำให้ผลิตภัณฑ์มีรสชาติที่ละเอียดอ่อนกว่า
ผงยาจีนละเอียดพิเศษส่วนใหญ่เตรียมโดยการเพิ่มแรงกลตามคุณสมบัติโดยธรรมชาติของวัสดุยาจีน มีอุปกรณ์เครื่องกลทั่วไปสามประเภท
เครื่องบดแบบเจ็ท
เครื่องบดแบบเจ็ทเรียกอีกอย่างว่าเครื่องบดพลังงานของไหล ส่วนประกอบหลักคือหัวฉีดและห้องบด หลักการทำงานคือการใช้กระแสลมความเร็วสูงหรือไอน้ำร้อนจัดเป็นตัวพาแรงกระแทก พ่นออกจากหัวฉีด ให้พลังงานสำหรับพฤติกรรมการแตกของวัสดุ ทำให้วัสดุแตกไม่เสถียร เปิดออก และขยายตัวภายใต้การกระทำของแรงภายนอก และการแสดงออกในระดับมหภาคคือการเปลี่ยนแปลงของขนาดอนุภาคของวัสดุ เครื่องบดแบบเจ็ทที่มีกระแสลมความเร็วสูงเป็นตัวพาแรงกระแทกมักใช้ในการบดยาจีน ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 5 ประเภทต่อไปนี้: ประเภทดิสก์แนวนอน ประเภทท่อหมุนเวียน ประเภทสเปรย์ตรงข้าม ประเภทแผ่นเป้าหมายกระแทก ประเภทเตียงฟลูอิไดซ์
เครื่องบดแบบเจ็ทเหมาะสำหรับยาจีนที่มีเนื้อสัมผัสกรอบ ไวต่อความร้อน และจุดหลอมเหลวต่ำ แต่ไม่เหมาะสำหรับวัสดุยาที่มีส่วนประกอบระเหย ผลิตภัณฑ์หลังจากการบดจะมีการกระจายขนาดอนุภาคที่สม่ำเสมอ ความแม่นยำในการจำแนกสูง ความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง และรักษาคุณสมบัติโดยธรรมชาติของอนุภาคไว้ ดังนั้น เทคโนโลยีนี้จึงกลายเป็นวิธีการที่ต้องการสำหรับการพัฒนาวัสดุผงไมโครประสิทธิภาพสูงต่างๆ
เครื่องบดแบบกระแทกเชิงกลความเร็วสูง
เครื่องบดแบบกระแทกเชิงกลความเร็วสูงใช้โรเตอร์ที่หมุนด้วยความเร็วสูงรอบแกนเพื่อถ่ายโอนโมเมนตัมไปยังวัสดุ ทำให้วัสดุชนกับซับในอย่างรุนแรงเพื่อให้ได้ผงละเอียดมาก ผลกระทบของการบด การเฉือน และกระแสน้ำวนที่เกิดขึ้นในกระบวนการนี้สามารถส่งเสริมการสร้างพื้นผิวผงใหม่ได้
อุปกรณ์นี้สะดวกในการป้อน ใช้พื้นที่น้อย มีประสิทธิภาพในการบดสูง และมีขนาดอนุภาคที่บดได้ปรับได้ ใช้กันอย่างแพร่หลายในการบดยาจีนที่มีความแข็งปานกลางและต่ำ แต่มีผลทางความร้อนระหว่างกระบวนการบด และไม่เหมาะสำหรับยาจีนที่ไวต่อความร้อนและมีจุดหลอมเหลวต่ำ อุปกรณ์นี้ส่วนใหญ่อาศัยการทำงานความเร็วสูงของชิ้นส่วนสำหรับการบด ซึ่งจะทำให้ชิ้นส่วนสึกหรออย่างรุนแรงและมลพิษของยาจีนเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น การพัฒนาของวัสดุที่ทนทานต่อการสึกหรอสูงจึงเป็นวิธีสำคัญในการส่งเสริมการพัฒนาอุปกรณ์ดังกล่าว
เครื่องบดแบบสั่นสะเทือน
เครื่องบดแบบสั่นสะเทือนประกอบด้วยตัวบด ชามบด และอุปกรณ์กระตุ้นแบบนอกรีต หลักการทำงานมีความซับซ้อนและมีหลายระดับ กลไกนอกรีตขับเคลื่อนชามให้สั่นสะเทือนเป็นระยะด้วยความถี่สูง ตัวบดจะเคลื่อนที่ตามนั้นและสร้างแรงหลายครั้งบนวัสดุ ทำให้รอยแตกร้าวในวัสดุขยายใหญ่ขึ้น ส่งผลให้โครงสร้างภายนอกเสียหาย
เครื่องบดแบบสั่นสะเทือนเหมาะสำหรับการบดยาจีนที่มีความแข็งต่างกัน และการกระจายขนาดอนุภาคของอนุภาคที่ได้จะแคบ หากเครื่องบดแบบสั่นสะเทือนติดตั้งอุปกรณ์ทำความเย็น ก็สามารถบดยาจีนที่ไวต่อความร้อน จุดหลอมเหลวต่ำ และระเหยได้ในอุณหภูมิต่ำได้เช่นกัน
เทคโนโลยีการบดละเอียดพิเศษได้นำโอกาสใหม่ๆ มาสู่สาขาการแพทย์แผนจีนแบบดั้งเดิม แต่ก็มีปัญหาท้าทายบางประการ เช่น การใช้พลังงานของเครื่องบดแบบเจ็ทลมและเสียงจากเครื่องบดแบบสั่นสะเทือน
การประยุกต์ใช้วัสดุอิเล็กโทรดลบที่ทำจากซิลิกอนในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
ด้วยการพัฒนาอย่างเข้มแข็งของยานยนต์พลังงานใหม่ การจัดเก็บพลังงาน และตลาดอื่นๆ ขนาดตลาดและระดับเทคนิคของแบตเตอรี่ลิเธียมและวัสดุอิเล็กโทรดลบยังคงปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ในปัจจุบัน ความจุเฉพาะของวัสดุอิเล็กโทรดลบกราไฟต์เชิงพาณิชย์ใกล้เคียงกับความจุเฉพาะทางทฤษฎีของวัสดุกราไฟต์ และการใช้งานเชิงพาณิชย์ของวัสดุอิเล็กโทรดลบที่ใช้ซิลิกอนได้รับการเร่งให้เร็วขึ้นอีก
วัสดุอิเล็กโทรดลบที่ใช้ซิลิกอนได้กลายเป็นจุดสนใจในการวิจัยวัสดุอิเล็กโทรดลบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเนื่องจากความจุเฉพาะทางทฤษฎีที่สูงมาก ความจุเฉพาะทางทฤษฎีของวัสดุอิเล็กโทรดลบซิลิกอนสูงกว่าวัสดุอิเล็กโทรดลบกราไฟต์เชิงพาณิชย์มาก และแรงดันไฟฟ้าในการทำงานอยู่ในระดับปานกลาง ซึ่งทำให้วัสดุอิเล็กโทรดลบที่ใช้ซิลิกอนมีข้อได้เปรียบที่สำคัญในการปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม การขยายตัวและหดตัวของปริมาตรของซิลิกอนในระหว่างการชาร์จและการคายประจุมีขนาดใหญ่เกินไป ส่งผลให้วัสดุแตกร้าวและแตกเป็นเสี่ยง รวมถึงฟิล์ม SEI หนาขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อเสถียรภาพของวงจรและประสิทธิภาพอัตราของแบตเตอรี่
เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของวัสดุอิเล็กโทรดลบที่ใช้ซิลิกอนในแอปพลิเคชั่นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน นักวิจัยได้เสนอแนวทางทางเทคนิคที่หลากหลาย รวมถึงนาโนเทคโนโลยี เทคโนโลยีวัสดุคอมโพสิต การออกแบบโครงสร้าง การปรับเปลี่ยนพื้นผิว การเพิ่มประสิทธิภาพอิเล็กโทรไลต์ การเตรียมลิเธียมล่วงหน้า ซิลิกอนที่มีรูพรุนและซิลิกอนอัลลอยด์ เป็นต้น
แนวทางทางเทคนิคเหล่านี้ครอบคลุมทุกขั้นตอนตั้งแต่การวิจัยในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการใช้งานในอุตสาหกรรม บรรเทาปัญหาการขยายตัวของปริมาตรด้วยเทคโนโลยีนาโนขนาดและวัสดุคอมโพสิต ปรับปรุงสภาพนำไฟฟ้าและความเสถียรผ่านการออกแบบโครงสร้างและการปรับเปลี่ยนพื้นผิว และเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของแบตเตอรี่โดยเพิ่มประสิทธิภาพระบบอิเล็กโทรไลต์ เทคโนโลยีการเตรียมลิเธียมล่วงหน้าสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพคูลอมบิกเบื้องต้น โครงสร้างซิลิกอนที่มีรูพรุนช่วยบรรเทาการเปลี่ยนแปลงปริมาตร และซิลิกอนอัลลอยด์สามารถให้ความจุและความเสถียรที่สูงขึ้น คาดว่าการใช้แนวทางทางเทคนิคเหล่านี้อย่างครอบคลุมจะบรรลุวัสดุอิเล็กโทรดลบที่ใช้ซิลิกอนที่มีประสิทธิภาพสูง อายุการใช้งานยาวนาน และต้นทุนต่ำ และส่งเสริมให้ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในการใช้งานจริง
ปัจจุบัน วัสดุซิลิกอน-คาร์บอนและวัสดุซิลิกอน-ออกซิเจนเป็นแนวทางทางเทคนิคหลักสองทางสำหรับอิเล็กโทรดลบที่ใช้ซิลิกอน
ในบรรดาวัสดุเหล่านี้ อิเล็กโทรดลบซิลิกอน-คาร์บอนเป็นที่รู้จักกันว่ามีประสิทธิภาพคูลอมบิกแรกสูง แต่ยังต้องมีการปรับปรุงอายุการใช้งานของวัสดุเหล่านี้ การปรับขนาดนาโนของวัสดุซิลิกอนช่วยลดปัญหาการขยายตัวและการแตกหักที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการชาร์จและการปล่อยประจุ ส่งผลให้อายุการใช้งานของวัสดุเพิ่มขึ้น เมื่อเทียบกันแล้ว ข้อได้เปรียบหลักของวัสดุอิเล็กโทรดลบซิลิกอน-ออกซิเจนคือความเสถียรของรอบการทำงานที่ยอดเยี่ยม แม้ว่าประสิทธิภาพแรกจะต่ำก็ตาม อย่างไรก็ตาม การใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การเตรียมลิเธียมล่วงหน้า สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพแรกได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในแง่ของการใช้งานเชิงพาณิชย์ ปัจจุบัน การใช้งานเชิงพาณิชย์หลักของวัสดุอิเล็กโทรดลบที่ใช้ซิลิกอน ได้แก่ ซิลิกอนออกไซด์เคลือบคาร์บอน คาร์บอนนาโนซิลิกอน นาโนไวร์ซิลิคอน และโลหะผสมซิลิกอนอสัณฐาน ในบรรดาวัสดุเหล่านี้ ซิลิกอนออกไซด์เคลือบคาร์บอนและคาร์บอนนาโนซิลิกอนมีการใช้งานเชิงพาณิชย์สูงสุด และโดยปกติจะผสมกับกราไฟต์ในอัตราส่วน 5%-10% ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วัสดุอิเล็กโทรดลบที่ใช้ซิลิกอนค่อยๆ ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรม
ในด้านของแบตเตอรี่โซลิดสเตต วัสดุอิเล็กโทรดลบที่ทำจากซิลิกอน ถือเป็นทิศทางการพัฒนาที่สำคัญด้านหนึ่งของวัสดุอิเล็กโทรดลบของแบตเตอรี่โซลิดสเตต เนื่องจากมีความหนาแน่นพลังงานตามทฤษฎีสูง มีประสิทธิภาพในการชาร์จและคายประจุอย่างรวดเร็วที่ยอดเยี่ยม และมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่ยอดเยี่ยม
วัสดุหลักการสื่อสารยุคใหม่: ลิเธียมแทนทาเลต
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง ปัญญาประดิษฐ์ และเทคโนโลยีบิ๊กดาต้า ลิเธียมแทนทาเลต (LiTaO3) จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล การสื่อสาร 5G ระบบนำทาง เครื่องตรวจจับอินฟราเรด และสาขาอื่นๆ เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น พีโซอิเล็กทริก อะคูสติกออปติก และอิเล็กโทรออปติก ฟิล์มผลึกเดี่ยวของลิเธียมแทนทาเลตถือเป็นวัสดุใหม่ที่จำเป็นอย่างเร่งด่วนสำหรับการพัฒนาอุปกรณ์ใหม่ในยุคหลังมัวร์
ลิเธียมแทนทาเลตเป็นวัสดุผลึกอเนกประสงค์ที่มีประสิทธิภาพยอดเยี่ยม มีโครงสร้างอิลเมไนต์และไม่มีสีหรือสีเหลืองอ่อน วัตถุดิบผลึกมีมากมาย ประสิทธิภาพมีเสถียรภาพ และประมวลผลได้ง่าย สามารถผลิตผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่คุณภาพสูงได้ ผลึกลิเธียมแทนทาเลตขัดเงาสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตอุปกรณ์สื่อสารอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวสะท้อน ตัวกรองพื้นผิว และตัวแปลงสัญญาณ เป็นวัสดุฟังก์ชันที่ขาดไม่ได้ในสาขาการสื่อสารระดับไฮเอนด์มากมาย เช่น โทรศัพท์มือถือ การสื่อสารผ่านดาวเทียม และการบินและอวกาศ
การใช้งานหลัก
ตัวกรองคลื่นอะคูสติกพื้นผิว (SAW)
ตัวกรองคลื่นอะคูสติกพื้นผิวเป็นอุปกรณ์กรองพิเศษที่ผลิตขึ้นโดยใช้เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกของวัสดุออสซิลเลเตอร์คริสตัลเพียโซอิเล็กทริกและลักษณะทางกายภาพของการแพร่กระจายคลื่นอะคูสติกพื้นผิว มีข้อดีคือการสูญเสียการส่งสัญญาณต่ำ ความน่าเชื่อถือสูง ความยืดหยุ่นในการผลิตสูง ความเข้ากันได้แบบอนาล็อก/ดิจิทัล และลักษณะการเลือกความถี่ที่ยอดเยี่ยม ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ เส้นส่ง คริสตัลเพียโซอิเล็กทริกและตัวลดทอน เมื่อสัญญาณไปถึงพื้นผิวของคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกผ่านเส้นส่ง คลื่นอะคูสติกพื้นผิวจะถูกสร้างขึ้น ความเร็วของคลื่นอะคูสติกพื้นผิวที่มีความถี่ต่างกันจะแตกต่างกันในระหว่างการแพร่กระจาย ด้วยการออกแบบรูปทรงเรขาคณิตและพารามิเตอร์การส่งสัญญาณของคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกและตัวแปลงสัญญาณอินเตอร์ดิจิทัลอย่างเหมาะสม รวมถึงการมีอยู่ของตัวสะท้อนแสง จึงสามารถบรรลุเอฟเฟกต์การกรองความถี่ต่างๆ ได้
ออสซิลเลเตอร์คริสตัล
ออสซิลเลเตอร์คริสตัลเป็นอุปกรณ์แปลงพลังงานที่แปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับด้วยความถี่ที่กำหนด เครื่องตรวจจับไพโรอิเล็กทริกใช้เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกของผลึกเพียโซอิเล็กทริกเป็นหลักเพื่อสร้างการสั่นทางไฟฟ้าที่เสถียร เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขั้วทั้งสองของชิป ผลึกจะบิดเบี้ยว จึงสร้างแรงดันไฟฟ้าบนแผ่นโลหะ ออสซิลเลเตอร์คริสตัลใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานีวิทยุสื่อสาร GPS การสื่อสารผ่านดาวเทียม อุปกรณ์เคลื่อนที่ควบคุมระยะไกล เครื่องส่งสัญญาณโทรศัพท์มือถือ และเครื่องนับความถี่สูง เนื่องจากมีสัญญาณ AC ความถี่ที่เสถียรสูง มักใช้คริสตัลที่สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าและพลังงานกลเพื่อให้เกิดการสั่นความถี่เดียวที่เสถียรและแม่นยำ ปัจจุบัน วัสดุผลึกที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ควอตซ์และชิปลิเธียมแทนทาเลต
เครื่องตรวจจับไพโรอิเล็กทริก
เครื่องตรวจจับไพโรอิเล็กทริกเป็นเซ็นเซอร์ที่ใช้เอฟเฟกต์ไพโรอิเล็กทริกเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือรังสีอินฟราเรด สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงพลังงานของเป้าหมายในรูปแบบที่ไม่สัมผัส จึงสร้างสัญญาณไฟฟ้าที่วัดได้ ส่วนประกอบหลักคือชิปไพโรอิเล็กทริก ซึ่งเป็นวัสดุผลึกเดี่ยวที่มีคุณสมบัติพิเศษ โดยปกติประกอบด้วยหน่วยที่มีประจุตรงข้าม มีแกนผลึกและโพลาไรเซชันโดยธรรมชาติ วัสดุไพโรอิเล็กทริกต้องเตรียมให้บางมาก และชุบอิเล็กโทรดบนพื้นผิวที่ตั้งฉากกับแกนคริสตัล อิเล็กโทรดบนพื้นผิวด้านบนต้องชุบด้วยชั้นดูดซับก่อนจึงจะสามารถใช้งานได้ เมื่อรังสีอินฟราเรดไปถึงชั้นดูดซับ ชิปไพโรอิเล็กทริกจะถูกทำให้ร้อนและอิเล็กโทรดบนพื้นผิวจะถูกสร้างขึ้น หากรังสีถูกขัดจังหวะ ประจุโพลาไรเซชันย้อนกลับจะถูกสร้างขึ้น
ลิเธียมแทนทาเลตมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในการสื่อสาร 5G ชิปโฟโตนิกส์ ข้อมูลควอนตัม และสาขาอื่นๆ เนื่องจากมีค่าสัมประสิทธิ์ไพโรอิเล็กทริกสูง อุณหภูมิคูรีสูง ปัจจัยการสูญเสียไดอิเล็กทริกต่ำ จุดหลอมเหลวทางความร้อนต่ำต่อหน่วยปริมาตร ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสัมพันธ์ต่ำ และประสิทธิภาพที่เสถียร