Modifikasi – membuat nano-alumina lebih sempurna
Nano-alumina adalah jenis baru material anorganik halus dengan fungsi tinggi. Sejak bubuk nano-alumina diproduksi pada pertengahan 1980-an, pemahaman tentang material berteknologi tinggi ini semakin mendalam dan menemukan banyak karakteristik unggulannya, seperti kekerasan tinggi, kekuatan tinggi, ketahanan panas, ketahanan korosi, dan karakteristik lainnya. Oleh karena itu, nano-alumina banyak digunakan di bidang kedirgantaraan, pertahanan nasional, industri kimia, mikroelektronika, dan bidang lainnya.
Dalam penerapan praktis nano-alumina, modifikasi bubuk selalu menjadi pekerjaan yang sangat penting.
Mengapa dimodifikasi?
Pertama-tama, sebagai nanomaterial dengan banyak karakteristik, nano-alumina sangat mudah menggumpal karena ukuran partikelnya yang sangat kecil dan energi permukaannya yang besar. Jika fenomena penggumpalan sangat serius, hal itu akan berdampak besar pada karakteristik nano-material alumina.
Selain itu, nano-alumina dapat digunakan sebagai biofilm untuk penelitian medis obat-obatan biologis, tetapi muatan permukaan kristal dengan muatan permukaan seimbang tidak terdistribusi secara merata karena adanya cacat kisi. Akumulasi cacat muatan permukaan dan area muatan ruang pada tingkat mikron menyebabkan momen dipol seperti kisi. Ketika bahan biologis bersentuhan dengan permukaan serbuk tersebut, pengayaan akan terjadi, mengakibatkan penyumbatan pori dan polusi membran.
Lebih lanjut, sifat insulasi dan kekuatan tinggi alumina digunakan sebagai pengisi dalam material seperti pelapis dan karet untuk meningkatkan kekerasan, insulasi, keuletan, dan ketahanan aus material. Namun, alumina merupakan zat polar dan memiliki kompatibilitas yang buruk dengan material polimer non-polar.
Oleh karena itu, modifikasi permukaan alumina telah menarik banyak perhatian.
Modifikasi permukaan mengacu pada perlakuan permukaan partikel padat dengan metode fisika atau kimia, yaitu proses mengubah sifat fisika dan kimia serta morfologi permukaan partikel secara sengaja sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Saat ini, terdapat dua metode modifikasi yang paling praktis. Metode pertama disebut modifikasi organik permukaan karena utamanya menggunakan pengubah organik, sedangkan metode kedua adalah modifikasi pelapis anorganik atau modifikasi pelapis permukaan.
Modifikasi organik permukaan
Tujuan modifikasi organik permukaan partikel serbuk ultrahalus adalah untuk menjadikan permukaan partikel hidrofobik dengan mengikat gugus organik yang sesuai, sehingga meningkatkan kinerja dispersi dan kompatibilitas antarmuka dalam matriks organik seperti resin, karet, dan cat, serta meningkatkan proses pemrosesan produk dan sifat komprehensif mekanika material komposit. Berdasarkan jenis struktur kimianya, pengubah dibagi menjadi asam lemak tinggi atau garamnya, asam lemak rendah, dan agen penggandeng.
(1) Modifikasi pelapisan fisik
Modifikasi pelapisan fisik atau modifikasi perlakuan pelapisan adalah metode penggunaan bahan organik (asalkan berupa polimer, resin, surfaktan, senyawa polimer yang larut dalam air atau minyak, dan sabun asam lemak, dll.) untuk melapisi permukaan partikel guna mencapai tujuan modifikasi. Modifikasi ini merupakan proses modifikasi permukaan partikel secara sederhana.
(2) Modifikasi Kimia Permukaan
Modifikasi kimia permukaan dicapai melalui reaksi kimia atau adsorpsi kimia antara pengubah permukaan dan permukaan partikel. Ini merupakan metode modifikasi yang paling banyak digunakan dalam produksi.
(3) Modifikasi Cangkok
Modifikasi cangkok adalah proses modifikasi di mana monomer olefin atau poliolefin dimasukkan ke permukaan serbuk dalam kondisi eksitasi eksternal tertentu. Terkadang, eksitasi monomer olefin diperlukan setelah pemasukan untuk mempolimerisasi monomer olefin yang menempel pada permukaan.
Modifikasi Pelapisan Permukaan
Modifikasi pelapisan permukaan mengacu pada teknologi modifikasi pelapisan permukaan partikel serbuk alumina ultrahalus secara merata dengan partikel padat atau film padat yang lebih kecil, sehingga mengubah komposisi permukaan, struktur, tampilan, dan fungsi asli partikel.
Berdasarkan lingkungan dan bentuk reaksi pelapisan, sifat dan metode pelapisan yang dimodifikasi antar partikel, metode modifikasi pelapisan permukaan dapat dibagi menjadi metode presipitasi kimia, metode pelapisan hidrolisis, metode sol-gel, metode penguapan pelarut, metode mekanokimia, dan metode fase gas. Di antara semuanya, tiga metode pertama adalah metode reaksi larutan, yaitu larutan garam terlarut diendapkan dengan zat pengendap dan hidrolisis, lalu dilapisi pada permukaan serbuk partikel yang akan dimodifikasi.