ข้อกำหนดสำหรับผงอลูมินาในการใช้งานที่มีมูลค่าเพิ่มสูงมีอะไรบ้าง
อนุภาคอลูมินาที่มีความหนาแน่นสูงสำหรับการเติบโตของคริสตัลแซฟไฟร์
ที่จริงแล้ว แซฟไฟร์นั้นเป็นผลึกเดี่ยวของอลูมินา การเจริญเติบโตใช้ผงอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงที่มีความบริสุทธิ์ >99.995% (โดยทั่วไปเรียกว่าอลูมินา 5N) เป็นวัตถุดิบ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความหนาแน่นของการอัดตัวของอนุภาคอลูมินาระดับไมครอนที่น้อย โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 1g/cm3 ปริมาณการชาร์จของเตาเดี่ยวจึงมีน้อย ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิต โดยทั่วไป อลูมินาจะถูกทำให้แน่นเป็นอนุภาคที่มีความหนาแน่นสูงโดยผ่านการบำบัดที่เหมาะสมก่อนที่จะชาร์จเพื่อสร้างผลึก
สารกัดกร่อนนาโนอลูมินาสำหรับสารกัดกร่อนขัดเงา CMP
ปัจจุบันน้ำยาขัดเงา CMP ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ น้ำยาขัดเงาซิลิกาโซล น้ำยาขัดเงาซีเรียมออกไซด์ และน้ำยาขัดอลูมินา สองอันแรกมีความแข็งของเม็ดขัดเล็กน้อยและไม่สามารถใช้ขัดวัสดุที่มีความแข็งสูงได้ ดังนั้น น้ำยาขัดเงาออกไซด์ที่มีความแข็ง Mohs เท่ากับอะลูมิเนียม 9 จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการขัดเงาแฟริ่งแซฟไฟร์และหน้าต่างแบนอย่างแม่นยำ พื้นผิวกระจกที่ตกผลึก เซรามิกโพลีคริสตัลไลน์ YAG เลนส์สายตา ชิประดับไฮเอนด์ และส่วนประกอบอื่นๆ
ขนาด รูปร่าง และการกระจายขนาดอนุภาคของอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนล้วนส่งผลต่อผลการขัดเงา ดังนั้นอนุภาคอลูมินาที่ใช้เป็นสารกัดกร่อนขัดเงาเชิงกลควรเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้:
1. เพื่อให้บรรลุความเรียบระดับอังสตรอม ขนาดอนุภาคอลูมินาต้องมีอย่างน้อย 100 นาโนเมตร และการกระจายต้องแคบ
2. เพื่อให้มั่นใจถึงความแข็ง จำเป็นต้องมีการตกผลึกเฟส α ที่สมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้คำนึงถึงข้อกำหนดด้านขนาดอนุภาคข้างต้น การเผาผนึกจะต้องเสร็จสิ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงเฟส α โดยสมบูรณ์ในขณะที่เมล็ดพืชเติบโต
3. เนื่องจากการขัดเวเฟอร์มีข้อกำหนดความบริสุทธิ์สูงมาก Na, Ca และไอออนแม่เหล็กจึงต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดจนถึงระดับ ppm ในขณะที่องค์ประกอบกัมมันตภาพรังสี U และ Th จำเป็นต้องได้รับการควบคุมที่ระดับ ppb
4. น้ำยาขัดเงาที่มี Al2O3 มีค่าการคัดเลือกต่ำ มีความเสถียรในการกระจายตัวต่ำ และเกาะตัวกันง่าย ซึ่งอาจทำให้เกิดรอยขีดข่วนร้ายแรงบนพื้นผิวขัดเงาได้ง่าย โดยทั่วไป จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนเพื่อปรับปรุงการกระจายตัวของน้ำยาขัดเงาเพื่อให้ได้พื้นผิวขัดเงาที่ดี
อลูมินาทรงกลมที่มีการแผ่รังสีอัลฟาต่ำสำหรับบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์
เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์และเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันหลักของผลิตภัณฑ์ จึงมักจะจำเป็นต้องใช้อลูมินาทรงกลมรังสีต่ำแบบ Low-α เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ ในอีกด้านหนึ่ง สามารถป้องกันความล้มเหลวในการทำงานของอุปกรณ์หน่วยความจำที่เกิดจากรังสี α ได้ และในทางกลับกัน ก็สามารถใช้ความร้อนสูงได้ การนำไฟฟ้าให้ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ดีให้กับอุปกรณ์
อลูมินาเซรามิกใส
ประการแรก เพื่อป้องกันสิ่งสกปรกในผง Al2O3 ไม่ให้ก่อตัวเป็นเฟสต่างๆ ได้ง่าย และเพิ่มศูนย์กลางการกระเจิงของแสง ส่งผลให้ความเข้มของแสงที่ฉายในทิศทางตกกระทบลดลง ส่งผลให้ความโปร่งใสของผลิตภัณฑ์ลดลง ความบริสุทธิ์ของผง Al2O3 ต้องมีอย่างน้อย 99.9% และควรเป็นα-Al2O3 ที่มีโครงสร้างที่มั่นคง ประการที่สอง เพื่อลดเอฟเฟกต์การรีฟริงเจนซ์ของตัวเองลง ควรลดขนาดเกรนของมันให้มากที่สุดด้วย ดังนั้นขนาดอนุภาคของผงที่ใช้ในการเตรียมเซรามิกโปร่งใสอลูมินาควรน้อยกว่า 0.3 μm และมีกิจกรรมการเผาผนึกสูง นอกจากนี้ เพื่อหลีกเลี่ยงการรวมตัวกันเป็นอนุภาคขนาดใหญ่และสูญเสียข้อดีของอนุภาคขนาดเล็กดั้งเดิม ผงจึงควรเป็นไปตามข้อกำหนดของการกระจายตัวสูง
พื้นผิวเซรามิกอลูมินาการสื่อสารความถี่สูง
ปัจจุบันเซรามิกอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นวัสดุซับสเตรตสำหรับบรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสมที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดี ความสามารถในการรับน้ำหนักที่แข็งแกร่ง และความต้านทานต่อการกัดเซาะของสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพหลักของซับสเตรตอลูมินาจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณอลูมินาที่เพิ่มขึ้น เพื่อตอบสนองความต้องการของการสื่อสารความถี่สูง ความบริสุทธิ์ของพื้นผิวอลูมินาเซรามิกจะต้องสูงถึง 99.5% หรือ 99.9%
กระบวนการผลิตเจ็ทมิลล์เผา NdFeB
การทำผงด้วยเจ็ทมิลล์ (JM) เป็นวิธีการทำผงรูปแบบใหม่ที่ใช้การไหลเวียนของอากาศแรงดันสูง (โดยปกติคือไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง) เพื่อเร่งอนุภาคผงให้เป็นความเร็วเหนือเสียงในห้องบดการไหลเวียนของอากาศ ทำให้อนุภาคผงชนกัน และแตก
กระบวนการเฉพาะคือ: ผสมเกล็ดไฮโดรเจน (SC) ที่บดแล้วกับสารต้านอนุมูลอิสระในสัดส่วนหนึ่ง จากนั้นเติมลงในถังป้อนของโรงสีการไหลของอากาศ เพิ่มลงในห้องบดของการไหลของอากาศตามปริมาณเชิงปริมาณ และไนโตรเจนแรงดันสูง (7 กก. ) ถูกพ่นจากหัวฉีดทั้งสี่ของห้องบด เร่งวัสดุให้มีความเร็วเหนือเสียงเพื่อสร้างฟลูอิไดซ์เบด และอนุภาคจะชนกันและแตกออก เส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคที่แตกหักจะกระจายอยู่ระหว่าง 1-8 μm
ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพและการกระจายตัวของวัสดุ ขนาดผงกัดการไหลของอากาศโดยเฉลี่ย SMD อยู่ระหว่าง 2.5-4μm ผงที่ผลิตโดยการกัดด้วยลมไม่สม่ำเสมอและต้องมีการผสมแบบสามมิติ ก่อนการผสม จะมีการเติมสารหล่อลื่นและสารต้านอนุมูลอิสระในสัดส่วนหนึ่งลงในถังวัสดุตามกระบวนการควบคุมปริมาณออกซิเจนและปรับปรุงประสิทธิภาพการวางแนวการขึ้นรูป
“ความแข็งแกร่งของแกนกลาง” ของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์—ส่วนประกอบของซิลิคอนคาร์ไบด์
ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เป็นวัสดุเซรามิกโครงสร้างที่มีคุณสมบัติดีเยี่ยม ชิ้นส่วนซิลิคอนคาร์ไบด์ กล่าวคือ ชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่ทำจากซิลิกอนคาร์ไบด์และวัสดุคอมโพสิตเป็นวัสดุหลัก มีลักษณะของความหนาแน่นสูง ค่าการนำความร้อนสูง มีความแข็งแรงในการดัดงอสูง โมดูลัสยืดหยุ่นขนาดใหญ่ เป็นต้น และสามารถปรับให้เข้ากับเวเฟอร์ได้ การกัดผิว การกัดกรด ฯลฯ เนื่องจากสภาพแวดล้อมปฏิกิริยาที่รุนแรงที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงและอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษในกระบวนการผลิต จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์หลักๆ เช่น อุปกรณ์การเจริญเติบโตของเยื่อบุผิว อุปกรณ์การกัด และอุปกรณ์ออกซิเดชัน/การแพร่กระจาย/การหลอมอ่อน
ตามโครงสร้างผลึก มีซิลิคอนคาร์ไบด์หลายรูปแบบเป็นผลึก ปัจจุบัน SiC ทั่วไปส่วนใหญ่เป็นประเภท 3C, 4H และ 6H SiC รูปแบบผลึกที่แตกต่างกันมีประโยชน์ที่แตกต่างกัน ในหมู่พวกเขา 3C-SiC มักเรียกว่า β-SiC การใช้งานที่สำคัญของ β-SiC คือเป็นฟิล์มและวัสดุเคลือบ ดังนั้นในปัจจุบัน β-SiC จึงเป็นวัสดุหลักสำหรับการเคลือบฐานกราไฟท์
ตามขั้นตอนการเตรียมชิ้นส่วนซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถแบ่งออกเป็นซิลิกอนคาร์ไบด์สะสมไอสารเคมี (CVD SiC), ซิลิกอนคาร์ไบด์เผาปฏิกิริยา, ซิลิกอนคาร์ไบด์เผาตกผลึกใหม่, ซิลิกอนคาร์ไบด์เผาความดันบรรยากาศ, ซิลิกอนคาร์ไบด์เผากดร้อน, การเผาผนึกกดไอโซสแตติกร้อนและ ถ่านซิลิคอน ฯลฯ
ชิ้นส่วนซิลิคอนคาร์ไบด์
1. ชิ้นส่วนซิลิกอนคาร์ไบด์ CVD
ส่วนประกอบซิลิกอนคาร์ไบด์ CVD ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์แกะสลัก อุปกรณ์ MOCVD อุปกรณ์ SiC epitaxis อุปกรณ์การรักษาความร้อนอย่างรวดเร็ว และสาขาอื่น ๆ
อุปกรณ์แกะสลัก: ส่วนตลาดที่ใหญ่ที่สุดสำหรับส่วนประกอบซิลิคอนคาร์ไบด์ CVD คืออุปกรณ์แกะสลัก ส่วนประกอบของซิลิคอนคาร์ไบด์ CVD ในอุปกรณ์แกะสลัก ได้แก่ วงแหวนโฟกัส หัวฝักบัวแก๊ส ถาด วงแหวนขอบ ฯลฯ เนื่องจากซิลิคอนคาร์ไบด์ CVD มีปฏิกิริยาและการนำไฟฟ้าต่ำต่อก๊าซกัดกร่อนที่มีคลอรีนและฟลูออรีน จึงกลายเป็นพลาสมา วัสดุที่เหมาะสำหรับ ส่วนประกอบต่างๆ เช่น วงแหวนโฟกัสในอุปกรณ์แกะสลัก
การเคลือบฐานกราไฟต์: ปัจจุบันการสะสมไอสารเคมีแรงดันต่ำ (CVD) เป็นกระบวนการที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการเตรียมการเคลือบ SiC ที่มีความหนาแน่นสูง ความหนาของการเคลือบ CVD-SiC สามารถควบคุมได้และมีข้อดีคือมีความสม่ำเสมอ ฐานกราไฟท์เคลือบ SiC มักใช้ในอุปกรณ์การสะสมไอสารเคมีอินทรีย์และโลหะ (MOCVD) เพื่อรองรับและให้ความร้อนแก่ซับสเตรตผลึกเดี่ยว เป็นองค์ประกอบหลักและสำคัญของอุปกรณ์ MOCVD
2. ชิ้นส่วนซิลิกอนคาร์ไบด์เผาปฏิกิริยา
สำหรับวัสดุ SiC ที่มีการเผาปฏิกิริยา (การแทรกซึมปฏิกิริยาหรือพันธะปฏิกิริยา) การหดตัวของเส้นเผาผนึกสามารถควบคุมได้ต่ำกว่า 1% และอุณหภูมิการเผาผนึกค่อนข้างต่ำ ซึ่งช่วยลดข้อกำหนดในการควบคุมการเปลี่ยนรูปและอุปกรณ์เผาผนึกได้อย่างมาก ดังนั้น เทคโนโลยีนี้มีข้อได้เปรียบในการบรรลุส่วนประกอบขนาดใหญ่ได้อย่างง่ายดาย และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการผลิตโครงสร้างเชิงแสงและความแม่นยำ
12 วิธีการดัดแปลงเบนโทไนท์
การปรับเปลี่ยนเบนโทไนต์มักจะใช้วิธีการทางกายภาพ เคมี เครื่องกล และอื่นๆ เพื่อรักษาพื้นผิว และเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของพื้นผิวแร่ตามความต้องการในการใช้งาน
1. การดัดแปลงโซเดียม
เนื่องจากมอนต์มอริลโลไนต์มีความสามารถในการดูดซับ Ca2+ ได้ดีกว่า Na+ เบนโทไนต์ที่พบในธรรมชาติโดยทั่วไปจึงเป็นดินที่มีแคลเซียมเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริง พบว่าความสามารถในการแลกเปลี่ยนของ Ca2+ ในดินที่มีแคลเซียมต่ำกว่า Na+ มาก ดังนั้นดินที่มีแคลเซียมเป็นหลักจึงมักถูกทำให้เป็นโซเดียมก่อนนำออกสู่ตลาด
2. การดัดแปลงลิเธียม
ลิเธียมเบนโทไนท์มีคุณสมบัติในการบวมตัว ทำให้หนาขึ้น และระงับได้ดีเยี่ยมในน้ำ แอลกอฮอล์ต่ำ และคีโตนต่ำ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการเคลือบสถาปัตยกรรม สีน้ำลาเท็กซ์ สารเคลือบหล่อ และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ เพื่อทดแทนสารแขวนลอยเซลลูโลสอินทรีย์ต่างๆ มีทรัพยากรลิเธียมเบนโทไนต์ตามธรรมชาติน้อยมาก ดังนั้นการตัดหินเทียมจึงเป็นหนึ่งในวิธีการหลักในการเตรียมลิเธียมเบนโทไนต์
3. การปรับเปลี่ยนการชะล้างด้วยกรด
วิธีการดัดแปลงกรดส่วนใหญ่ใช้กรดประเภทและความเข้มข้นที่แตกต่างกันในการแช่เบนโทไนต์ ในด้านหนึ่ง สารละลายกรดสามารถละลายแคตไอออนของโลหะที่อยู่ระหว่างชั้นและแทนที่ด้วย H+ ด้วยปริมาตรที่น้อยกว่าและเวเลนซ์ที่ต่ำกว่า ซึ่งช่วยลดแรง van der Waals ที่อยู่ระหว่างชั้น ระยะห่างระหว่างชั้นเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันสิ่งสกปรกในช่องสามารถกำจัดออกได้ จึงเป็นการขยายพื้นที่ผิวจำเพาะ
4. การปรับเปลี่ยนการเปิดใช้งานการคั่ว
วิธีการดัดแปลงการคั่วเบนโทไนต์คือการเผาเบนโทไนต์ที่อุณหภูมิต่างกัน เมื่อเบนโทไนต์ถูกเผาที่อุณหภูมิสูง มันจะสูญเสียน้ำผิวดิน น้ำที่เกาะอยู่ในโครงสร้างโครงกระดูก และมลพิษอินทรีย์ในรูขุมขนอย่างต่อเนื่อง ทำให้ความพรุนเพิ่มขึ้นและโครงสร้างมีความซับซ้อนมากขึ้น
5. การปรับเปลี่ยนแบบอินทรีย์
หลักการพื้นฐานของวิธีการดัดแปลงแบบอินทรีย์คือการทำให้เบนโทไนต์อินทรีย์โดยใช้กลุ่มฟังก์ชันอินทรีย์หรืออินทรียวัตถุเพื่อแทนที่ชั้นเบนโทไนต์เพื่อแลกเปลี่ยนแคตไอออนหรือน้ำที่มีโครงสร้าง ดังนั้นจึงเกิดเป็นคอมโพสิตอินทรีย์ที่ถูกพันธะด้วยพันธะโควาเลนต์ พันธะไอออนิก พันธะคัปปลิ้ง หรือแวนเดอร์ กองกำลังวาลส์ เบนโทไนต์.
6. การดัดแปลงเสาอนินทรีย์
การดัดแปลงอนินทรีย์คือการขยายระยะห่างระหว่างชั้นโดยการสร้างโครงสร้างเสาอนินทรีย์ระหว่างชั้นเบนโทไนต์ เพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะ และสร้างโครงสร้างเครือข่ายรูสองมิติระหว่างชั้นต่างๆ นอกจากนี้ยังป้องกันไม่ให้เบนโทไนต์ยุบตัวในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อน
7. การดัดแปลงคอมโพสิตอนินทรีย์/อินทรีย์
วิธีการดัดแปลงคอมโพสิตอนินทรีย์/อินทรีย์ใช้ประโยชน์จากช่องว่างระหว่างชั้นขนาดใหญ่และความสามารถในการแลกเปลี่ยนแคตไอออนของเบนโทไนต์ โดยส่วนใหญ่จะใช้โพลีเมอร์อนินทรีย์เพื่อเปิดโดเมนที่อยู่ระหว่างชั้น จากนั้นใช้ตัวกระตุ้นเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวของเบนโทไนต์ วิธี.
8. การดัดแปลงไมโครเวฟ
หลักการของการดัดแปลงไมโครเวฟคือการใช้ไมโครเวฟที่มีช่วงความถี่ระหว่าง 300Hz ถึง 300GHz เพื่อประมวลผลและกระตุ้นเบนโทไนต์ การบำบัดด้วยไมโครเวฟมีข้อดีคือสามารถทะลุทะลวงได้ดี ให้ความร้อนสม่ำเสมอ ใช้งานง่ายและปลอดภัย ใช้พลังงานต่ำ และมีประสิทธิภาพสูง ให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าเมื่อรวมกับวิธีการทำให้เป็นกรดและการคั่วแบบดั้งเดิม
9. การดัดแปลงอัลตราโซนิก
เบนโทไนท์ดัดแปลงด้วยอัลตราโซนิกสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการดูดซับได้ อัลตราซาวนด์ระยะสั้นสามารถเพิ่มระยะห่างระหว่างชั้นและทำให้โครงสร้างคลายตัว ทำให้ไอออนของโลหะเข้าไปได้ง่ายขึ้น อัลตราซาวนด์ในระยะยาวสามารถเปลี่ยนพันธะ Si-O-Si บนพื้นผิวของแผ่นคริสตัลในเบนโทไนต์ โดยเพิ่มไอออนของโลหะบางส่วนลงในเบนโทไนต์
10. การดัดแปลงเกลืออนินทรีย์
การดัดแปลงเกลืออนินทรีย์คือการจุ่มเบนโทไนต์ในสารละลายเกลือ (NaCl, MgCl2, AlCl3, CaCl2, Cu(NO3)2, Zn(NO3)2 ฯลฯ) ความสามารถในการดูดซับของเบนโทไนต์ที่ดัดแปลงด้วยสารละลายเกลือนั้นดีกว่าดินเดิมเสียอีก ได้เห็นการเพิ่มขึ้น
11. การดัดแปลงยาสลบโลหะที่หายาก
ตัวดัดแปลงธาตุหายากที่ใช้กันทั่วไปคือเกลือแลนทานัมและออกไซด์ของพวกมัน หลังจากการเติมเบนโทไนต์ด้วยแลนทานัมโลหะหายากแล้ว จะมีการนำออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของโลหะจำนวนหนึ่งมาบนพื้นผิวหรือระหว่างชั้น ซึ่งจะทำให้มอนต์มอริลโลไนต์ในเบนโทไนต์อ่อนตัวลง ของพลังงานพันธะระหว่างชั้น
12. การดัดแปลงด้วยโลหะ
เบนโทไนต์ดัดแปลงที่บรรจุโลหะใช้เบนโทไนต์เป็นตัวพาและใช้วิธีการโซลเจล วิธีการตกตะกอนโดยตรง วิธีการทำให้มีขึ้น และกระบวนการอื่น ๆ เพื่อกระจายส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ของโลหะบนตัวพา โดยใช้ตัวพาเพื่อให้มีโครงสร้างขนาดรูพรุนที่ดีและลักษณะอื่น ๆ ส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่สามารถออกฤทธิ์ในการเร่งปฏิกิริยาได้ดีขึ้นในปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยา
วิธีการใดบ้างที่สามารถช่วยปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงอัลตราไฟน์ได้?
ผงละเอียดพิเศษหรือที่เรียกว่าผงนาโน หมายถึงผงชนิดหนึ่งที่มีขนาดอนุภาคอยู่ในช่วงนาโนเมตร (1~100 นาโนเมตร) โดยปกติแล้วผงละเอียดพิเศษสามารถเตรียมได้โดยการกัดลูกบอล การบดด้วยเครื่องจักร การพ่น การระเบิด การสะสมทางเคมี และวิธีอื่นๆ
ผงนาโนดึงดูดความสนใจของผู้คนเนื่องจากคุณสมบัติพิเศษในแง่ของแม่เหล็ก การเร่งปฏิกิริยา การดูดซับแสง ความต้านทานความร้อน และจุดหลอมเหลวเนื่องจากผลกระทบด้านปริมาตรและผลกระทบที่พื้นผิว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากขนาดที่เล็กและมีพลังงานพื้นผิวสูง อนุภาคนาโนจึงมีแนวโน้มที่จะจับตัวเป็นก้อนตามธรรมชาติ การมีอยู่ของการรวมตัวกันจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของวัสดุผงนาโน เพื่อปรับปรุงการกระจายตัวและความเสถียรของผง และทำให้ช่วงการใช้งานของวัสดุกว้างขึ้น จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผง
การปรับเปลี่ยนพื้นผิวมีหลายวิธี โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็น: การปรับเปลี่ยนการเคลือบพื้นผิว, การปรับเปลี่ยนทางเคมีของพื้นผิว, การปรับเปลี่ยนเคมีกลศาสตร์, การปรับเปลี่ยนแคปซูล, การปรับเปลี่ยนพลังงานสูง และการปรับเปลี่ยนปฏิกิริยาการตกตะกอน
การปรับเปลี่ยนการเคลือบพื้นผิว
การปรับเปลี่ยนการเคลือบพื้นผิวหมายความว่าไม่มีปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างสารปรับปรุงพื้นผิวและพื้นผิวของอนุภาค สารเคลือบและอนุภาคเชื่อมต่อกันด้วยวิธีทางกายภาพหรือแรงแวนเดอร์วาลส์ วิธีนี้เหมาะสำหรับการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาคอนินทรีย์เกือบทุกชนิด วิธีนี้ใช้สารประกอบอนินทรีย์หรือสารประกอบอินทรีย์เป็นหลักเพื่อเคลือบพื้นผิวของอนุภาคเพื่อลดการรวมตัวกันของอนุภาค ยิ่งไปกว่านั้น แรงผลักแบบ steric ที่เกิดจากการเคลือบทำให้อนุภาครวมตัวกันได้ยาก สารปรับเปลี่ยนที่ใช้สำหรับการปรับเปลี่ยนการเคลือบ ได้แก่ สารลดแรงตึงผิว สารกระจายตัวสูง สารอนินทรีย์ ฯลฯ
ผงที่ใช้บังคับ: ดินขาว, กราไฟท์, ไมกา, ไฮโดรทัลไซต์, เวอร์มิคูไลต์, เรคทอไรต์, โลหะออกไซด์และซิลิเกตแบบชั้น ฯลฯ
การดัดแปลงทางเคมีของพื้นผิว
การดัดแปลงทางเคมีบนพื้นผิวใช้การดูดซับหรือปฏิกิริยาทางเคมีของกลุ่มฟังก์ชันในโมเลกุลอินทรีย์บนพื้นผิวของผงอนินทรีย์เพื่อปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาค นอกเหนือจากการปรับเปลี่ยนกลุ่มฟังก์ชันของพื้นผิวแล้ว วิธีการนี้ยังรวมถึงการปรับเปลี่ยนพื้นผิวโดยใช้ปฏิกิริยาอนุมูลอิสระ ปฏิกิริยาคีเลชั่น การดูดซับโซล ฯลฯ
ผงที่ใช้บังคับ: ทรายควอทซ์, ผงซิลิกา, แคลเซียมคาร์บอเนต, ดินขาว, แป้งโรยตัว, เบนโทไนต์, แบไรท์, โวลลาสโตนไนต์, ไมกา, ดินเบา, บรูไซต์, แบเรียมซัลเฟต, โดโลไมต์, ไทเทเนียมไดออกไซด์, อลูมิเนียมไฮดรอกไซด์, ผงต่างๆ เช่น แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์และอลูมิเนียมออกไซด์
การดัดแปลงทางกลศาสตร์
การดัดแปลงทางเคมีกลศาสตร์หมายถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโครงตาข่ายแร่ รูปร่างผลึก ฯลฯ โดยวิธีการทางกล เช่น การบด การเจียร และการเสียดสี พลังงานในระบบเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งเสริมการละลายของอนุภาค การสลายตัวด้วยความร้อน และการสร้างอิสระ วิธีการดัดแปลงที่ใช้อนุมูลหรือไอออนเพื่อเพิ่มกิจกรรมพื้นผิวของแร่ธาตุ และส่งเสริมปฏิกิริยาหรือการเกาะติดของแร่ธาตุและสารอื่นๆ เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการปรับเปลี่ยนพื้นผิว
ผงที่ใช้บังคับ: ดินขาว, แป้งโรยตัว, ไมกา, วอลลาสโทไนท์, ไทเทเนียมไดออกไซด์ และผงประเภทอื่นๆ
การปรับเปลี่ยนแคปซูล
การปรับเปลี่ยนแคปซูลเป็นวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวที่ครอบคลุมพื้นผิวของอนุภาคผงด้วยฟิล์มที่มีความหนาสม่ำเสมอและสม่ำเสมอ
วิธีการดัดแปลงพลังงานสูง
วิธีการดัดแปลงพลังงานสูงเป็นวิธีการที่ใช้พลาสมาหรือการฉายรังสีเพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันเพื่อให้เกิดการดัดแปลง
การปรับเปลี่ยนปฏิกิริยาการตกตะกอน
วิธีปฏิกิริยาตกตะกอนคือการเติมสารตกตะกอนลงในสารละลายที่มีอนุภาคผง หรือเติมสารที่สามารถกระตุ้นให้เกิดสารตกตะกอนในระบบปฏิกิริยา เพื่อให้ไอออนที่ถูกดัดแปลงเกิดปฏิกิริยาตกตะกอนและตกตะกอนบนพื้นผิวของอนุภาค จึงเคลือบอนุภาค วิธีการตกตะกอนส่วนใหญ่สามารถแบ่งออกเป็นวิธีการตกตะกอนโดยตรง, วิธีการตกตะกอนสม่ำเสมอ, วิธีการเกิดนิวคลีเอชั่นที่ไม่สม่ำเสมอ, วิธีการตกตะกอนร่วม, วิธีการไฮโดรไลซิส ฯลฯ
ผงที่ใช้บังคับ: ไทเทเนียมไดออกไซด์, ไมกามุก, อลูมินาและเม็ดสีอนินทรีย์อื่น ๆ
การใช้เจ็ทมิลล์ในการเคลือบป้องกันการกัดกร่อน
เถ้าลอยหรือที่เรียกว่าเถ้าลอยเป็นของเสียที่เป็นผงซึ่งเกิดจากการเผาในหม้อไอน้ำ
โดยทั่วไปเถ้าลอยจะถูกดักจับจากก๊าซไอเสียโดยเครื่องตกตะกอนด้วยไฟฟ้าสถิตหรืออุปกรณ์กรองอนุภาคอื่นๆ ก่อนที่ก๊าซไอเสียจะไปถึงปล่องไฟ
เถ้าลอยประกอบด้วยคริสตัล ตัวแก้ว และคาร์บอนที่เหลือ มีสีเทาหรือสีเทาดำและมีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ อนุภาคส่วนใหญ่เป็นทรงกลมขนาดเล็ก โดยมีขนาดอนุภาค 0.1 ถึง 300.0 μm ความหนาแน่นประมาณ 2 g/cm3 และความหนาแน่นรวม 1.0 ถึง 300.0 μm 1.8 g/cm3 มีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่และมีฤทธิ์ดูดซับสูง
กลไกประสิทธิภาพการป้องกันการกัดกร่อนของสารเคลือบเสริมเถ้าลอย
เถ้าลอยประกอบด้วยไมโครบีดจำนวนมากและโครงสร้างคล้ายน้ำเลี้ยงแบบฟองน้ำ ยิ่งไปกว่านั้น หลังจากที่ไมโครบีดถูกบดขยี้ นั่นคือหลังจากที่พื้นผิวถูกทำลาย โครงสร้างรูพรุนและโครงสร้างน้ำเลี้ยงที่เป็นฟองน้ำจะถูกเปิดออกมากขึ้น ซึ่งสามารถเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะของผงได้ ด้วยการใช้คุณลักษณะเหล่านี้ จึงสามารถนำไปใช้เป็นสารตัวเติมในผลิตภัณฑ์อื่นๆ ได้ จึงทำให้เป็นสารตัวเติมที่มีประโยชน์สำหรับการเคลือบได้ดีขึ้น การวิจัยแสดงให้เห็นว่าเถ้าลอยละเอียดพิเศษในฐานะสารตัวเติมสี สามารถผสมผสานการปกปิด การปรับระดับ และความต้านทานการสึกหรอได้
ความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคลือบมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความพรุนของสารเคลือบ มีการเติมเถ้าลอยเป็นสารตัวเติมในสารเคลือบ เนื่องจากฤทธิ์ปอซโซลานิกของเถ้าลอย จึงสามารถเติมรูพรุนของสารเคลือบเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนแทรกซึมเข้าไปในด้านในของสารเคลือบผ่านสารเคลือบป้องกันการกัดกร่อน
เถ้าลอยมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี การเคลือบคอมโพสิตเถ้าลอย/เรซินสามารถเพิ่มความทนทานของการเคลือบ ป้องกันรูพรุนในท้องถิ่นเนื่องจากการสึกหรอและการสูญเสียการป้องกัน และยืดอายุการใช้งานของการเคลือบได้อย่างมาก
การเติมโพลีเมอร์นำไฟฟ้าไม่เพียงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการปิดกั้นน้ำของสารเคลือบเท่านั้น แต่ยังช่วยลดอัตราการออกซิเดชันของโลหะอีกด้วย ด้วยการเติมผงสังกะสีหรือผงอะลูมิเนียมลงในสารเคลือบป้องกันการกัดกร่อน วัสดุออกฤทธิ์จะกลายเป็นขั้วบวกของปฏิกิริยาการกัดกร่อน และปกป้องเมทริกซ์โลหะเป็นแคโทด
การใช้เจ็ทมิลล์ในการเคลือบป้องกันการกัดกร่อน
แตกต่างจากหลักการบดเชิงกลแบบดั้งเดิม ภายใต้การกระทำของการไหลของอากาศความเร็วสูง วัสดุจะถูกบดขยี้ผ่านการกระแทกระหว่างอนุภาคของมันเอง ผลกระทบและผลกระทบจากแรงเฉือนของการไหลของอากาศบนวัสดุ และผลกระทบ แรงเสียดทาน และการตัดของ วัสดุและชิ้นส่วนอื่นๆ นอกจากแรงกระแทกแล้ว แรงบดอัดยังรวมถึงแรงเสียดทานและแรงเฉือนด้วย แรงเสียดทานเกิดจากการเสียดสีและการเคลื่อนที่ของการเจียรระหว่างอนุภาควัสดุกับผนังด้านใน แน่นอนว่ากระบวนการเสียดสีและการบดนี้เกิดขึ้นระหว่างอนุภาคด้วย เนื่องจากวิธีการบดกระแทกและการเจียรทั้งสองวิธีส่วนใหญ่เหมาะสำหรับการบดละเอียดของวัสดุที่เปราะ จึงเหมาะสมอย่างยิ่ง
การบดแบบเจ็ทมีลักษณะพิเศษบางประการเนื่องจากแตกต่างจากเครื่องบดแบบธรรมดาในแง่ของวิธีการและหลักการบด:
ความวิจิตรของผลิตภัณฑ์มีความสม่ำเสมอ สำหรับเครื่องบดแบบการไหลของอากาศ ในระหว่างกระบวนการบด เนื่องจากแรงเหวี่ยงของการหมุนของการไหลของอากาศ จึงสามารถจำแนกอนุภาคหยาบและละเอียดได้โดยอัตโนมัติ
ขนาดอนุภาคเฉลี่ยของวัสดุที่ถูกบดนั้นละเอียดและสามารถบดได้ในระดับย่อยไมครอน
กระบวนการผลิตมีความต่อเนื่อง กำลังการผลิตมีขนาดใหญ่ และระดับการควบคุมตนเองและระบบอัตโนมัติอยู่ในระดับสูง
ขั้นตอนการเตรียมผงแคลไซต์อัลตราไฟน์
ผงแคลไซต์อัลตราไฟน์เป็นวัสดุแร่อโลหะที่ใช้กันทั่วไป มีการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี กระบวนการเตรียมการและคุณภาพส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและความสามารถในการแข่งขันในตลาดของผลิตภัณฑ์ ในบทความนี้ เราจะแนะนำคุณเกี่ยวกับขั้นตอนการเตรียมผงแคลไซต์อัลตราไฟน์และราคา โดยหวังว่าจะให้ข้อมูลอันมีค่าแก่คุณ
ขั้นตอนการเตรียมผงแคลไซต์อัลตราไฟน์
การเตรียมผงอัลตราไฟน์แคลไซต์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับกระบวนการบด ต่อไปนี้เป็นผังกระบวนการทั่วไป:
1. การเลือกวัตถุดิบ
การเลือกแร่แคลไซต์คุณภาพสูงเป็นวัตถุดิบเป็นขั้นตอนแรกในการเตรียมผงละเอียดพิเศษ คุณภาพของวัตถุดิบเกี่ยวข้องโดยตรงกับความบริสุทธิ์และประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
2. ทุบ
แร่แคลไซต์ที่เลือกจะถูกบด โดยปกติจะใช้เครื่องบดกราม เครื่องบดกรวย และอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อบดแร่เดิมให้เป็นอนุภาคขนาดเล็ก
3. การบด
หลังจากการบด อนุภาคจะถูกบดเพิ่มเติมโดยใช้อุปกรณ์บดละเอียดพิเศษเพื่อให้ได้ผงละเอียดพิเศษที่ต้องการ การเลือกอุปกรณ์บดละเอียดพิเศษและการปรับพารามิเตอร์กระบวนการมีผลกระทบสำคัญต่อความละเอียดและการกระจายอนุภาคของผลิตภัณฑ์
4. การให้เกรด
ผงแคลไซต์บดอาจมีอนุภาคที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ผงละเอียดพิเศษได้รับการคัดกรองและจำแนกตามอุปกรณ์จำแนกประเภทเพื่อให้ได้ความละเอียดที่ต้องการ
5. บรรจุภัณฑ์
ผงแคลไซต์อัลตราไฟน์ที่ได้รับในที่สุดจะถูกบรรจุผ่านอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของผลิตภัณฑ์ และอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บ การขนส่ง และการขาย
ผงแคลเซียมคาร์บอเนตอัลตราไฟน์เป็นวัสดุแร่อโลหะที่สำคัญ กระบวนการเตรียมและราคามีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรมและสาขาการใช้งานที่เกี่ยวข้อง
ผลการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงซิลิกาจะดีหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับประเด็นเหล่านี้!
ผงซิลิกานั้นเป็นสารที่มีขั้วและชอบน้ำ มีคุณสมบัติอินเทอร์เฟซที่แตกต่างกันกับเมทริกซ์โพลีเมอร์และมีความเข้ากันได้ไม่ดี มักจะกระจายตัวในวัสดุฐานได้ยาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงซิลิกา เปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของพื้นผิวของผงซิลิกาอย่างมีจุดมุ่งหมายตามความต้องการในการใช้งาน ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความเข้ากันได้กับวัสดุโพลีเมอร์อินทรีย์ และตอบสนองความต้องการการกระจายตัวและการไหลในวัสดุโพลีเมอร์
ปัจจัยต่างๆ เช่น คุณภาพวัตถุดิบของผงซิลิกา กระบวนการปรับเปลี่ยน วิธีการและตัวปรับแต่งพื้นผิว ปริมาณของตัวปรับแต่ง สภาวะของกระบวนการปรับเปลี่ยน (อุณหภูมิการปรับเปลี่ยน เวลา pH และความเร็วในการกวน) ล้วนส่งผลต่อผลการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงซิลิกา วิธีการแก้ไขพื้นผิวและตัวดัดแปลงเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อผลการปรับเปลี่ยน
1. คุณภาพของวัตถุดิบผงซิลิกา
ชนิด ขนาดอนุภาค พื้นที่ผิวจำเพาะ กลุ่มการทำงานของพื้นผิว และคุณสมบัติอื่นๆ ของผงซิลิกาส่งผลโดยตรงต่อการผสมผสานกับตัวปรับสภาพพื้นผิว ผลการปรับเปลี่ยนของผงซิลิกาประเภทต่างๆก็แตกต่างกันเช่นกัน ในหมู่พวกเขา ผงซิลิกาทรงกลมมีความลื่นไหลที่ดี สามารถรวมเข้ากับตัวปรับค่าได้ง่ายในระหว่างกระบวนการปรับเปลี่ยน และสามารถกระจายตัวได้ดีขึ้นในระบบโพลีเมอร์อินทรีย์ และความหนาแน่น ความแข็ง ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก และคุณสมบัติอื่นๆ นั้นดีกว่าผงซิลิกาเชิงมุมอย่างมาก
2. วิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวและตัวดัดแปลง
ปัจจุบันวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงซิลิกาส่วนใหญ่เป็นการดัดแปลงแบบอินทรีย์ การดัดแปลงอนินทรีย์ และการดัดแปลงทางกลศาสตร์ ซึ่งวิธีการดัดแปลงที่ใช้กันมากที่สุดคือการดัดแปลงแบบอินทรีย์ เมื่อเอฟเฟกต์การแก้ไขเดี่ยวไม่ดี คุณสามารถพิจารณารวมการแก้ไขแบบออร์แกนิกเข้ากับวิธีการแก้ไขอื่นๆ สำหรับการแก้ไขแบบผสม
(1) การดัดแปลงแบบอินทรีย์
การดัดแปลงอินทรีย์เป็นวิธีการที่ใช้หมู่ฟังก์ชันในอินทรียวัตถุเพื่อดำเนินการดูดซับทางกายภาพ การดูดซับสารเคมี และปฏิกิริยาทางเคมีบนพื้นผิวของผงซิลิกา เพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวของผงซิลิกา
(2) การดัดแปลงอนินทรีย์
การดัดแปลงอนินทรีย์หมายถึงการเคลือบหรือการผสมโลหะ อนินทรีย์ออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ ฯลฯ บนพื้นผิวของผงซิลิกาเพื่อให้วัสดุทำหน้าที่ใหม่ ตัวอย่างเช่น Oyama และคณะ ใช้วิธีการตกตะกอนเพื่อให้ครอบคลุมพื้นผิว SiO2 ด้วย Al(OH)3 จากนั้นห่อ SiO2 ที่ดัดแปลงด้วยโพลีไดไวนิลเบนซีน ซึ่งสามารถตอบสนองข้อกำหนดการใช้งานพิเศษบางประการได้
(3) การดัดแปลงทางกลศาสตร์
การดัดแปลงทางกลเคมีหมายถึงขั้นแรกโดยใช้การบดละเอียดพิเศษและแรงเชิงกลที่แข็งแกร่งอื่นๆ เพื่อกระตุ้นพื้นผิวของอนุภาคผงเพื่อเพิ่มจุดแอคทีฟหรือกลุ่มแอคทีฟบนพื้นผิวของผงซิลิกา จากนั้นจึงรวมตัวดัดแปลงเพื่อให้ได้การดัดแปลงคอมโพสิตของผงซิลิกา
3. ปริมาณการปรับเปลี่ยน
ปริมาณของตัวดัดแปลงมักจะสัมพันธ์กับจำนวนจุดที่ทำงานอยู่ (เช่น Si-OH) บนพื้นผิวของผงซิลิกาและชั้นโมเลกุลเดี่ยวและความหนาของโมเลกุลของตัวดัดแปลงที่ปกคลุมพื้นผิว
เมื่อปริมาณตัวดัดแปลงน้อยเกินไป ระดับการกระตุ้นพื้นผิวของผงซิลิกาที่ดัดแปลงจะไม่สูง เมื่อปริมาณตัวดัดแปลงมากเกินไป ไม่เพียงแต่จะเพิ่มต้นทุนในการดัดแปลงเท่านั้น แต่ยังสร้างชั้นกายภาพหลายชั้นบนพื้นผิวของผงซิลิกาที่ถูกดัดแปลงด้วย การดูดซับทำให้ผงซิลิกาและโพลีเมอร์อินทรีย์รวมตัวกันเป็นชั้นที่อ่อนแอ ส่งผลให้ไม่สามารถทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมโมเลกุลเดี่ยวได้
4. กระบวนการปรับเปลี่ยนและการเพิ่มประสิทธิภาพเงื่อนไข
กระบวนการดัดแปลงผงซิลิกาที่ใช้กันทั่วไปส่วนใหญ่รวมถึงการดัดแปลงแบบแห้ง การดัดแปลงแบบเปียก และการดัดแปลงแบบคอมโพสิต
การดัดแปลงแบบแห้งคือการดัดแปลงโดยให้ผงซิลิกากระจายตัวในอุปกรณ์ดัดแปลงในสถานะที่ค่อนข้างแห้งและรวมกับตัวดัดแปลงพื้นผิวจำนวนหนึ่งที่อุณหภูมิที่กำหนด กระบวนการดัดแปลงแบบแห้งนั้นง่ายและมีต้นทุนการผลิตต่ำ ปัจจุบันเป็นวิธีการหลักในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงซิลิกาในประเทศและเหมาะสำหรับผงซิลิการะดับไมครอน
นอกจากนี้ เพื่อให้บรรลุผลการปรับเปลี่ยนที่ดีของผงซิลิกา ควรควบคุมอุณหภูมิ pH เวลา ความเร็วในการกวน และสภาวะอื่นๆ ของกระบวนการในระหว่างกระบวนการปรับเปลี่ยน
อุณหภูมิการปรับเปลี่ยนเป็นเงื่อนไขที่สำคัญสำหรับการควบแน่น การขาดน้ำ และการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งระหว่างสารปรับสภาพและผงซิลิกา อุณหภูมิการปรับเปลี่ยนไม่ควรสูงหรือต่ำเกินไป อุณหภูมิที่สูงเกินไปจะทำให้ตัวดัดแปลงสลายตัวหรือระเหย และอุณหภูมิที่ต่ำเกินไปจะทำให้ตัวดัดแปลงสลายตัวหรือระเหย ซึ่งจะช่วยลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาระหว่างตัวปรับค่าและผงซิลิกา ซึ่งส่งผลต่อผลการดัดแปร
เรียนรู้เกี่ยวกับซิลิคอนสีดำและการประยุกต์
ที่มาของชื่อซิลิคอนสีดำคือเมื่อมองด้วยตามนุษย์จะมีสีดำ เนื่องจากโครงสร้างจุลภาคบนพื้นผิว ซิลิคอนสีดำจึงสามารถดูดซับแสงที่ตกกระทบได้เกือบ 100% และมีแสงสะท้อนน้อยมาก ดังนั้นจึงปรากฏเป็นสีดำในสายตามนุษย์
คุณสมบัติทางแสงและเซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นเอกลักษณ์ของวัสดุซิลิกอนสีดำได้นำมาประยุกต์ใช้กับโฟโตอิเล็กทริคเซนเซอร์ (เครื่องตรวจจับแสง กล้องถ่ายภาพความร้อน ฯลฯ) อย่างกว้างขวาง เช่น กล้องในสภาพแสงน้อยที่ทำงานในแถบความถี่คู่ที่มองเห็นได้และใกล้อินฟราเรด นำผลประโยชน์มหาศาลมาสู่การใช้งานด้านพลเรือนและการทหาร มาอำนวยความสะดวกมากมาย
คุณสมบัติที่น่าสนใจที่สุดประการหนึ่งของซิลิคอนสีดำคือการสะท้อนแสงที่ค่อนข้างต่ำและความสามารถในการดูดซับมุมกว้างในช่วงสเปกตรัมกว้าง โดยทั่วไปค่าการสะท้อนแสงของซิลิคอนสีดำจะน้อยกว่า 10% ซึ่งมีประโยชน์มากสำหรับโคนนาโนหรือลวดนาโน โครงสร้างพิเศษของอัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางสามารถลดค่าการสะท้อนแสงโดยเฉลี่ยให้เหลือน้อยกว่า 3% ได้อีกโดยการปรับพารามิเตอร์กระบวนการให้เหมาะสม
ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผลแบบละเอียดของซิลิคอน โครงสร้างจุลภาคของซิลิคอนสีดำได้พัฒนาตั้งแต่โครงสร้างนาโนโคนแรกสุดที่ประมวลผลด้วยเลเซอร์ femtosecond ไปจนถึงโครงสร้างปิรามิด รู ลวดนาโน และคอมโพสิต
หลังจากการสำรวจมานานหลายปี ได้มีการสร้างระบบการประมวลผลต่างๆ สำหรับวิธีการประมวลผลซิลิคอนสีดำ วิธีการที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วิธี femtosecond laser, วิธีการแกะสลักด้วยเคมีไฟฟ้า, วิธีการแกะสลักไอออนปฏิกิริยา, วิธีกรด, วิธีด่าง, วิธีการแกะสลักด้วยโลหะช่วย ฯลฯ วิธีการประมวลผลแต่ละวิธีมีสัณฐานวิทยาของโครงสร้างจุลภาคที่แตกต่างกันและคุณสมบัติทางแสงที่มีอยู่
ในขณะเดียวกัน คำจำกัดความของซิลิคอนสีดำก็ค่อยๆขยายออกไป ไม่จำกัดเฉพาะซิลิคอนที่มีโครงสร้างจุลภาคซึ่งประมวลผลด้วยเลเซอร์ femtosecond อีกต่อไป และสีไม่ได้จำกัดอยู่เพียงสีดำ ตราบเท่าที่มีความสามารถในการดักแสงได้ชัดเจน ก็เรียกได้ว่าซิลิคอนที่มีโครงสร้างจุลภาค เป็นวัสดุซิลิโคนสีดำ
ด้วยการควบคุมขนาดโครงสร้างลักษณะเฉพาะของซิลิคอนที่มีรูพรุนหลายชั้น นักวิจัยจึงควบคุมการเปลี่ยนแปลงดัชนีการหักเหของแสงโดยไม่ตั้งใจ พื้นผิวซิลิกอนมีผลในการดูดกลืนแสงที่แตกต่างกัน และท้ายที่สุดแล้วสีที่ต่างกันจะปรากฏใต้ดวงตาของมนุษย์ โซลูชันทางเทคนิคนี้สามารถนำไปใช้กับเครื่องตรวจจับแบบสี่ควอแดรนท์ได้ เพื่อให้แต่ละควอแดรนท์มีลักษณะการตอบสนองทางสเปกตรัมที่แตกต่างกัน
ในฐานะที่เป็นวัสดุใหม่ ซิลิคอนสีดำจึงมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมมากมายและถูกนำมาใช้ในหลายสาขา เช่น อัตราการดูดกลืนแสงที่สูงมากและความไวแสง ซึ่งสามารถใช้เป็นชั้นดูดซับของเครื่องตรวจจับแสง การใช้คุณสมบัติป้องกันการสะท้อนแสงของซิลิกอนสีดำและลักษณะมุมกว้าง เช่น การดูดซับสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ เช่น อัตราการตอบสนองของโฟโตอิเล็กทริกและช่วงสเปกตรัมการตอบสนอง โครงสร้างเสี้ยมของซิลิคอนสีดำมีลักษณะการปล่อยสนามแม่เหล็กที่ดีเยี่ยม ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นวัสดุปล่อยสนามแม่เหล็กได้ ซิลิคอนสีดำยังมีคุณสมบัติการปล่อยแสงที่ดีเยี่ยม เนื่องจากคุณสมบัติในการเรืองแสงจึงสามารถใช้เป็นวัสดุเรืองแสงได้ โดยใช้พื้นที่ผิวจำเพาะสูงเป็นพิเศษของซิลิคอนสีดำ สามารถใช้เป็นกาวแข็งหรือโครงสร้างการกระจายความร้อนระหว่างวัสดุซิลิกอนได้
ในการใช้งานหลายอย่าง วัสดุซิลิกอนสีดำได้แสดงให้เห็นถึงคุณค่าที่ยอดเยี่ยมในการปรับปรุงประสิทธิภาพไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอนทางอุตสาหกรรม ด้วยการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดของเทคโนโลยีเวเฟอร์ซิลิคอนสำหรับการตัดลวดเพชร ชั้นความเสียหายระหว่างการตัดเวเฟอร์ซิลิคอนลดลงอย่างมาก และยังสามารถจัดหาเวเฟอร์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์หรือโพลีคริสตัลไลน์ที่บางลงได้ ซึ่งช่วยส่งเสริมการพัฒนาที่แข็งแกร่งของอุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อย่างมาก และปรับปรุง ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริก เซลล์แสงอาทิตย์กำลังต้องการเทคโนโลยีพื้นผิวด้านหน้าอย่างเร่งด่วน ที่มีการสะท้อนแสงต่ำและการดูดกลืนมุมกว้าง และการออกแบบโครงสร้างที่มีการดูดซับที่เพิ่มขึ้น เทคโนโลยีซิลิคอนสีดำแสดงการเชื่อมต่อตามธรรมชาติในสนามไฟฟ้าโซลาร์เซลล์
กราฟีนมีประโยชน์อย่างไรในด้านการนำความร้อน?
ปัจจุบัน ด้วยการวิจัยเชิงลึกอย่างต่อเนื่อง การประยุกต์ใช้กราฟีนในด้านการนำความร้อนได้รับผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง รวมถึงการก่อตัวของฟิล์มกราฟีนผ่านพันธะเคมีระหว่างแผ่น เป็นสารตัวเติมในวัสดุคอมโพสิตที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและการเคลือบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และการเตรียมกราฟีน เส้นใยโพลีเอทิลีน วัสดุสิ่งทอฟังก์ชั่นใหม่ ฯลฯ
1. ฟิล์มความร้อนกราฟีน
ฟิล์มกราไฟท์เทียมเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับฟิล์มนำความร้อนมาเป็นเวลานานในอดีต โดยปกติสามารถใช้เป็นแผ่นระบายความร้อนในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และติดอยู่กับพื้นผิวของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างความร้อนได้ง่ายเพื่อกระจายความร้อนที่เกิดจากแหล่งความร้อนอย่างสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากฟิล์มกราไฟท์ที่มีการนำความร้อนสูงส่วนใหญ่เตรียมโดยใช้เส้นทางทางเทคนิคของวิธีคาร์บอนไนเซชันของฟิล์ม PI ซึ่งต้องใช้ฟิล์มโพลีอิไมด์คุณภาพสูงเป็นวัตถุดิบ และการวิจัยและพัฒนาและการผลิตก็มีอุปสรรคทางเทคนิคสูง ดังนั้นอุตสาหกรรมจึงมี หวังไว้เสมอว่าจะพบทางเลือกอื่นเพื่อแก้ปัญหาวัตถุดิบที่ถูกบล็อกด้วยเทคโนโลยี และฟิล์มนำความร้อนแบบกราฟีนก็เป็นทางเลือกในอุดมคติ
2. ฟิลเลอร์นำความร้อน
ในฐานะที่เป็นตัวเติมนำความร้อนแบบสองมิติ กราฟีนจึงสามารถสร้างเครือข่ายนำความร้อนได้ง่ายกว่าตัวเติมแบบเม็ด และมีแนวโน้มการใช้งานที่ดีในวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนและการเคลือบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
ก. เป็นวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน สารตัวเติมนำความร้อน
เมื่อเปรียบเทียบกับตัวเติมนำความร้อนแบบเม็ดแบบดั้งเดิม ตัวตัวเติมนำความร้อนที่ใช้กราฟีนเป็นวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนไม่เพียงแต่สามารถใช้ค่าการนำความร้อนในระนาบที่สูงเป็นพิเศษเท่านั้น แต่อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความหนาที่ใหญ่ยังเอื้อต่อการสร้าง a เครือข่ายการนำความร้อนสามมิติ มีข้อได้เปรียบอย่างมากในการผสมกับสารตัวเติมในมิติอื่น ๆ เพื่อปรับปรุงการนำความร้อนของวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน
ข. เป็นสารตัวเติมสำหรับเคลือบกระจายความร้อน
ปัญหาการกระจายความร้อนถือเป็นปัญหาคอขวดขนาดใหญ่ที่จำกัดการพัฒนาอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงน้ำหนักเบา เนื่องจากการเคลือบอุตสาหกรรมแบบพิเศษ การเคลือบการกระจายความร้อนสามารถเพิ่มความเร็วการกระจายความร้อนและประสิทธิภาพของพื้นผิวของวัตถุโดยการเพิ่มอัตราการแผ่รังสีอินฟราเรดของพื้นผิวแหล่งความร้อน และลดอุณหภูมิพื้นผิวของวัสดุ ตอบสนองความต้องการการกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพของอุปกรณ์แม้จะมีข้อจำกัดด้านพื้นที่และขนาด
3. สิ่งทอเส้นใยกราฟีนการนำความร้อนสูง
เส้นใยกราฟีนการนำความร้อนสูงเป็นวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ชนิดใหม่ซึ่งประกอบด้วยหน่วยกราฟีนที่ประกอบและจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบ มันถูกประกอบในลักษณะที่เป็นระเบียบโดยใช้การกระจายตัวของกราฟีนออกไซด์ หรือการกระจายตัวของกราฟีนเชิงฟังก์ชันผ่านการปั่นแบบเปียก . ข้อได้เปรียบหลักคือมีคุณสมบัติทางกล ไฟฟ้า และความร้อนที่ดีในเวลาเดียวกัน และสามารถใช้ร่วมกับเทคโนโลยีสิ่งทอเพื่อผลิตสิ่งทอที่ใช้งานได้ในปริมาณมากผ่านการปั่นแบบเปียก
ปัจจุบัน กราฟีนมีค่าการนำความร้อนสูงเป็นพิเศษสามารถนำไปใช้ในการผลิตเสื้อผ้าทำความร้อนไฟฟ้าที่สามารถให้ความอบอุ่นและกันความเย็นได้ เช่นเดียวกับสิ่งทอที่นำความร้อนและให้ความรู้สึกเย็น เสื้อผ้าทำความร้อนไฟฟ้าแบบกราฟีนส่วนใหญ่ใช้กราฟีนในการแปลงพลังงานของแหล่งจ่ายไฟให้เป็นความร้อน จากนั้นจึงรวมการนำความร้อนสูงเป็นพิเศษของกราฟีนเพื่อถ่ายเทความร้อนไปยังร่างกายอย่างเท่าเทียมกัน ช่วยให้ผ้ามีน้ำหนักเบาและนุ่มนวล ในขณะเดียวกันก็ให้ประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนความร้อนที่ดีเยี่ยม สิ่งทอที่นำความร้อนและให้ความรู้สึกเย็นใช้การนำความร้อนสูงของกราฟีน ซึ่งทำให้สูญเสียความร้อนอย่างรวดเร็วจากพื้นผิวหลังจากที่ผิวหนังสัมผัสกับสิ่งทอ ส่งผลให้อุณหภูมิร่างกายลดลงอย่างมาก และช่วยให้ผู้คนสวมใส่ได้สบายยิ่งขึ้น