14 métodos de recubrimiento superficial de polvo ultrafino
Los polvos ultrafinos suelen referirse a partículas con un tamaño de partícula de micrómetros o nanómetros. En comparación con los materiales convencionales a granel, presentan mayor área superficial específica, actividad superficial y mayor energía superficial, lo que les permite exhibir excelentes propiedades ópticas, térmicas, eléctricas, magnéticas, catalíticas y otras. En los últimos años, los polvos ultrafinos se han estudiado ampliamente como material funcional y su uso se ha extendido cada vez más en diversos ámbitos del desarrollo económico nacional.
Sin embargo, debido a sus problemas específicos de aglomeración y dispersión, han perdido muchas de sus excelentes propiedades, lo que limita seriamente su aplicación industrial.
Métodos para el recubrimiento de la superficie de los polvos ultrafinos
1. Método de mezcla mecánica. Se utilizan fuerzas mecánicas como extrusión, impacto, cizallamiento y fricción para distribuir uniformemente el modificador sobre la superficie exterior de las partículas de polvo, de modo que los diversos componentes puedan penetrar y difundirse entre sí para formar un recubrimiento. Los principales métodos utilizados actualmente son la molienda con bolas, la molienda con agitación y el impacto con flujo de aire a alta velocidad.
2. Método de reacción en fase sólida. Mezclar y moler varias sales u óxidos metálicos según la fórmula y luego calcinarlos para obtener directamente polvos recubiertos ultrafinos mediante una reacción en fase sólida.
3. Método hidrotérmico. En un sistema cerrado de alta temperatura y alta presión, se utiliza agua como medio para obtener un entorno físico y químico especial, imposible de obtener en condiciones normales de presión, de modo que el precursor de la reacción se disuelva completamente y alcance cierto grado de sobresaturación, formando así una unidad de crecimiento, y posteriormente se nuclea y cristaliza para obtener un polvo compuesto.
4. Método sol-gel. Primero, el precursor del modificador se disuelve en agua (o un disolvente orgánico) para formar una solución uniforme, y el soluto y el disolvente se hidrolizan o alcoholizan para obtener un sol modificador (o su precursor). A continuación, las partículas recubiertas pretratadas se mezclan uniformemente con el sol para dispersarlas uniformemente. Este se trata para convertirlo en un gel y se calcina a alta temperatura para obtener un polvo recubierto con un modificador en la superficie, logrando así la modificación superficial del polvo.
5. Método de precipitación. Se añade un precipitante a una solución que contiene partículas de polvo, o se añade una sustancia que pueda desencadenar la generación de un precipitante en el sistema de reacción, de modo que los iones modificados experimenten una reacción de precipitación y precipiten sobre la superficie de las partículas, recubriéndolas así.
6. Método de coagulación heterogénea (también conocido como «método de heterofloculación»). Este método se basa en el principio de que las partículas con cargas opuestas en la superficie pueden atraerse entre sí y coagularse.
7. Método de recubrimiento por microemulsión. Primero, el polvo ultrafino a recubrir se prepara con el diminuto núcleo de agua proporcionado por la microemulsión W/O (agua en aceite). Posteriormente, se recubre y modifica mediante polimerización en microemulsión.
8. Método de nucleación no uniforme. Según la teoría del proceso de cristalización LAMER, la capa de recubrimiento se forma mediante la nucleación y el crecimiento no uniformes de las partículas modificadoras sobre la matriz de partículas recubiertas.
9. Método de recubrimiento químico. Se refiere al proceso de precipitación de metales mediante un método químico sin aplicar corriente externa. Existen tres métodos: método de reemplazo, método de recubrimiento por contacto y método de reducción.
10. Método de fluidos supercríticos. Es una nueva tecnología aún en investigación. En condiciones supercríticas, la reducción de la presión puede provocar sobresaturación y alcanzar una alta tasa de sobresaturación, de modo que el soluto sólido cristaliza a partir de la solución supercrítica.
11. Deposición química en fase de vapor. A una temperatura relativamente alta, el gas mezclado interactúa con la superficie del sustrato, provocando la descomposición de algunos de sus componentes y la formación de una capa metálica o compuesta sobre el sustrato.
12. Método de alta energía. El método de recubrimiento de nanopartículas mediante rayos infrarrojos, ultravioleta, gamma, descarga corona, plasma, etc., se conoce colectivamente como método de alta energía. Este método suele utilizar sustancias con grupos funcionales activos para lograr el recubrimiento superficial de las nanopartículas bajo la acción de partículas de alta energía.
13. Método de descomposición térmica por pulverización. El principio del proceso consiste en pulverizar una solución mixta de varias sales que contienen los iones positivos necesarios en una niebla, enviarla a una cámara de reacción calentada a una temperatura determinada y generar partículas finas de polvo compuesto mediante la reacción.
14. Método de microencapsulación. Un método de modificación de la superficie que cubre una película uniforme de cierto espesor sobre la superficie del polvo. El tamaño de partícula de las microcápsulas normalmente preparadas es de 2 a 1000 μm y el espesor del material de la pared es de 0,2 a 10 μm.