التعديل – جعل الألومينا النانوية أكثر مثالية

النانو ألومينا نوع جديد من المواد غير العضوية الدقيقة عالية الأداء. منذ إنتاج مسحوق النانو ألومينا في منتصف ثمانينيات القرن الماضي، تعمق فهم الناس لهذه المادة عالية التقنية، واكتشفوا العديد من خصائصها، مثل الصلابة العالية، والقوة العالية، ومقاومة الحرارة، ومقاومة التآكل، وغيرها من الخصائص الممتازة. لذلك، تُستخدم على نطاق واسع في صناعات الفضاء، والدفاع الوطني، والصناعات الكيميائية، والإلكترونيات الدقيقة، وغيرها من المجالات.

في التطبيقات العملية للنانو ألومينا، لطالما كان تعديل المسحوق عملاً بالغ الأهمية.

لماذا يتم تعديله؟

أولاً، نظرًا لخصائص النانو ألومينا المتعددة، يسهل تكتلها نظرًا لصغر حجم جسيماتها وطاقتها السطحية العالية. إذا كانت ظاهرة التكتل خطيرة بشكل خاص، فسيكون لها تأثير كبير على خصائص الألومينا النانوية.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الألومينا النانوية كغشاء حيوي في الأبحاث الطبية المتعلقة بالأدوية البيولوجية، إلا أن الشحنة السطحية للبلورة ذات الشحنة السطحية المتوازنة تكون غير موزعة بالتساوي بسبب وجود عيوب شبكية. يؤدي تراكم عيوب الشحنة السطحية ومساحات الشحنة الفراغية على مستوى الميكرون إلى عزم ثنائي القطب يشبه الشبكة. عند ملامسة المواد البيولوجية لسطح هذه المساحيق، يحدث تخصيب، مما يؤدي إلى انسداد المسام وتلوث الأغشية.

علاوة على ذلك، تُستخدم خاصية العزل والمتانة العالية للألومينا كحشوات في مواد مثل الطلاء والمطاط لتحسين صلابتها وعزلها ومرونتها ومقاومتها للتآكل. ومع ذلك، فإن الألومينا مادة قطبية وتوافقها ضعيف مع المواد البوليمرية غير القطبية.

لذلك، حظي تعديل سطح الألومينا باهتمام كبير.

يشير تعديل السطح إلى المعالجة السطحية للجسيمات الصلبة بالطرق الفيزيائية أو الكيميائية، أي عملية تغيير الخصائص الفيزيائية والكيميائية ومورفولوجيا سطح الجسيم بشكل مقصود وفقًا لاحتياجات التطبيق. في الوقت الحاضر، هناك طريقتان عمليتان للتعديل. تُسمى الطريقة الأولى بالتعديل العضوي السطحي لأنها تستخدم بشكل رئيسي مُعدّلات عضوية، أما الطريقة الثانية فهي تعديل الطلاء غير العضوي أو تعديل طلاء السطح.

التعديل العضوي السطحي

يهدف التعديل العضوي السطحي لجزيئات المسحوق فائقة الدقة إلى جعل سطح الجسيمات كارهًا للماء من خلال ربط المجموعات العضوية المقابلة، مما يُحسّن أداء التشتت والتوافق السطحي في المواد العضوية مثل الراتنجات والمطاط والدهانات، وبالتالي يُحسّن عملية معالجة المنتج والخصائص الشاملة لميكانيكا المواد المركبة. تُصنف المُعدّلات، وفقًا لنوع التركيب الكيميائي، إلى أحماض دهنية عالية أو أملاحها، وأحماض دهنية منخفضة، وعوامل اقتران.

(1) تعديل الطلاء الفيزيائي

تعديل الطلاء الفيزيائي أو تعديل معالجة الطلاء هو طريقة استخدام المواد العضوية (سواء كانت بوليمرًا، أو راتنجًا، أو مادة خافضة للتوتر السطحي، أو مركبًا بوليمريًا قابلًا للذوبان في الماء أو الزيت، أو صابونًا حمضيًا دهنيًا، إلخ) لتغطية سطح الجسيمات لتحقيق الغرض من التعديل. إنها عملية تهدف ببساطة إلى تعديل سطح الجسيمات.

(٢) التعديل الكيميائي للسطح

يُجرى التعديل الكيميائي للسطح عن طريق التفاعل الكيميائي أو الامتزاز الكيميائي بين مُعدّل السطح وسطح الجسيم. وهو أكثر طرق التعديل استخدامًا في الإنتاج.

(٣) التعديل بالتطعيم

التعديل بالتطعيم هو عملية تعديل تُدخل فيها أوليفينات أحادية أو بولي أوليفينات إلى سطح المسحوق تحت ظروف إثارة خارجية معينة. في بعض الأحيان، يلزم إثارة أوليفين أحادي بعد الإدخال لبلمرة أوليفين أحادي المونمر الملتصق بالسطح.

تعديل طلاء السطح

يشير تعديل طلاء السطح إلى تقنية التعديل التي تعتمد على طلاء سطح جسيمات مسحوق الألومينا فائقة الدقة بشكل موحد بجسيمات صلبة أصغر أو أغشية صلبة، مما يُغير تركيب السطح وبنيته ومظهره ووظيفته الأصلية.

وفقًا لبيئة وشكل تفاعل الطلاء، وطبيعة وطريقة الطلاء المُعدّل بين الجسيمات، تُقسّم طرق تعديل طلاء السطح إلى: الترسيب الكيميائي، وطلاء التحلل المائي، والسول-جيل، وتبخير المذيب، والميكانيكا الكيميائية، والطور الغازي. الطرق الثلاث الأولى هي تفاعلات محلولية، أي ترسيب محلول الملح الذائب بعوامل الترسيب والتحلل المائي، ثم طلاؤه على سطح مسحوق الجسيمات المراد تعديله.