چگونه سطح پودر نیترید سیلیکون را اصلاح کنیم؟
اصلاح سطح پودر نیترید سیلیکون در درجه اول شامل اصلاح سطح پودر از طریق روش‌های مختلف فیزیکی و شیمیایی برای بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی ذرات است.
اصلاح سطح می‌تواند جاذبه متقابل بین ذرات پودر را کاهش دهد، امکان پراکندگی بهتر پودر در محیط را فراهم کند و پراکندگی دوغاب پودر را بهبود بخشد. همچنین می‌تواند فعالیت سطحی پودر نیترید سیلیکون را افزایش دهد، سازگاری آن را با سایر مواد افزایش دهد و در نتیجه خواص جدیدی ایجاد کند.
اصل اصلی اصلاح سطح پودر این است که تعامل بین پودر و اصلاح‌کننده سطح، ترشوندگی سطح پودر را افزایش داده و پراکندگی آن را در محیط‌های آبی یا آلی بهبود می‌بخشد.
1. اصلاح پوشش سطحی
فناوری اصلاح پوشش سطحی از جذب فیزیکی یا شیمیایی برای اتصال یکنواخت ماده پوشش به سطح جسم پوشش داده شده استفاده می‌کند و یک لایه پوشش یکنواخت و کامل تشکیل می‌دهد. لایه پوشش تشکیل شده در طول فرآیند پوشش معمولاً یک لایه است.
اصلاح پوشش به طور کلی به دو دسته معدنی و آلی طبقه‌بندی می‌شود. پوشش معدنی در درجه اول شامل رسوب اکسیدها یا هیدروکسیدهای مناسب روی سطح ذرات سرامیکی برای اصلاح پودر است، اما این اصلاح فقط بر خواص فیزیکی تأثیر می‌گذارد. از سوی دیگر، پوشش آلی شامل انتخاب مواد آلی به عنوان مواد پوشش دهنده است. این مواد آلی با گروه‌هایی روی سطح ذرات پودر پیوند برقرار می‌کنند و به صورت انتخابی روی سطح جذب می‌شوند و خواص لایه پوشش را به پودر منتقل می‌کنند.
این فناوری اصلاح، هزینه کم، مراحل ساده و کنترل آسان را ارائه می‌دهد، اما نتایج حاصل اغلب محدود است.
2. عملیات اسیدی و قلیایی سطحی
فرآیندهای قالب‌گیری سرامیکی عموماً به دوغاب‌های سرامیکی با محتوای جامد بالا و ویسکوزیته پایین نیاز دارند. چگالی بار روی سطح پودر به طور قابل توجهی بر رئولوژی و پراکندگی دوغاب تأثیر می‌گذارد. شستشوی سطح پودر سرامیکی (عملیات اسیدی و قلیایی) می‌تواند خواص بار سطحی پودر را تغییر دهد. همانطور که از نام آن پیداست، این روش اصلاح شامل مخلوط کردن کامل و شستشوی پودر نیترید سیلیکون با محلول‌های اسیدی یا قلیایی با غلظت‌های مختلف است.
در عین حال، عملیات قلیایی با غلظت مشخص نیز می‌تواند با سطح پودرهای سرامیکی واکنش نشان دهد. تحقیقات وانگ یونگ‌مینگ و همکارانش نشان داده است که شستشوی قلیایی می‌تواند محتوای سیلانول را روی سطح پودر کاربید سیلیکون کاهش دهد، درجه اکسیداسیون آن را پایین بیاورد، دافعه الکترواستاتیک بین ذرات را تغییر دهد و خواص رئولوژیکی دوغاب را بهبود بخشد.
۳. اصلاح دیسپرسانت
بر اساس تفاوت‌های بین انواع مختلف پودرهای سرامیکی، انتخاب یک دیسپرسانت مناسب یا طراحی یک دیسپرسانت جدید نقش کلیدی در افزایش محتوای جامد دوغاب سرامیکی دارد. نوع و مقدار دیسپرسانت اضافه شده می‌تواند تأثیر آن بر خواص سرامیک را به طور قابل توجهی تغییر دهد.
دیسپرسانت‌ها عموماً دارای ساختارهای آبدوست و آبگریز هستند و از طریق تعامل بین این گروه‌های آبدوست و آبگریز است که خواص پراکندگی دوغاب سرامیکی را تنظیم می‌کنند. دیسپرسانت‌ها شامل سورفکتانت‌ها یا الکترولیت‌های پلیمری هستند که سورفکتانت‌ها شامل سورفکتانت‌های کاتیونی و آنیونی هستند.
الکترولیت‌های پلیمری شامل پلی‌وینیل سولفونیک اسید، پلی‌اکریلیک اسید، پلی‌وینیل پیریدین و پلی‌اتیلن‌ایمین هستند. پراکنده‌سازها می‌توانند با سطح پودر واکنش‌های جذب سطحی، از جمله جذب شیمیایی و فیزیکی، انجام دهند و از نیروهای بین ذره‌ای (نیروهای واندروالس و دافعه الکترواستاتیک) و پتانسیل اثرات فضایی استفاده کنند.
۴. اصلاح آبگریزی سطح
اصلاح آبگریزی سطح شامل تبدیل گروه‌های هیدروکسیل در پودر سرامیکی به گروه‌های آبگریز، مانند گروه‌های هیدروکربنی، گروه‌های آلکیل با زنجیره بلند و گروه‌های سیکلوآلکیل است. این گروه‌های آلی به سطح پودر سرامیکی متصل می‌شوند و یک اثر آبگریزی قوی ایجاد می‌کنند که امکان پراکندگی بهتر در محیط پراکندگی و جلوگیری از تجمع را فراهم می‌کند.
هنگامی که پلیمرها روی سطح پودر نیترید سیلیکون پیوند زده می‌شوند، زنجیره‌های پلیمری بلند به سطح پودر متصل می‌شوند، در حالی که زنجیره‌های آبدوست در انتهای دیگر به داخل محیط آبی امتداد می‌یابند. در طول فرآیند پراکندگی، ذرات پودر هم دافعه بین ذره‌ای و هم مانع فضایی ایجاد شده توسط زنجیره‌های پلیمری بلند را تجربه می‌کنند که منجر به پراکندگی بهتر دوغاب می‌شود.