Modificação – tornando a nanoalumina mais perfeita
A nanoalumina é um novo tipo de material inorgânico fino altamente funcional. Desde que o pó de nanoalumina foi produzido em meados da década de 1980, a compreensão deste material de alta tecnologia tem vindo a aprofundar e a descobrir muitas das suas características, tais como alta dureza, alta resistência, resistência ao calor, resistência à corrosão, entre outras excelentes características. Por conseguinte, é amplamente utilizado nas indústrias aeroespacial, de defesa nacional, química, microelectrónica e outras.
Na aplicação prática da nanoalumina, a modificação do pó sempre foi um trabalho muito importante.
Por que razão é modificado?
Em primeiro lugar, como um nanomaterial com muitas características, a nanoalumina é muito fácil de aglomerar devido ao seu tamanho de partícula extremamente pequeno e à sua elevada energia superficial. Se o fenómeno de aglomeração for particularmente grave, terá um grande impacto nas características da alumina nanomaterial.
Além disso, a nanoalumina pode ser utilizada como biofilme para investigação médica com medicamentos biológicos, mas a carga superficial do cristal, com carga superficial equilibrada, é distribuída de forma desigual devido à presença de defeitos de rede. A acumulação de defeitos de carga superficial e de áreas de carga espacial ao nível do mícron leva a um momento dipolar em forma de grelha. Quando os materiais biológicos entram em contacto com a superfície destes pós, ocorre enriquecimento, resultando no bloqueio dos poros e na poluição da membrana.
Além disso, o isolamento e a alta resistência da alumina são utilizados como cargas em materiais como revestimentos e borracha para melhorar a dureza, o isolamento, a ductilidade e a resistência ao desgaste dos materiais. No entanto, a alumina é uma substância polar e tem uma baixa compatibilidade com materiais poliméricos apolares.
Por isso, a modificação da superfície da alumina tem atraído muita atenção.
A modificação da superfície refere-se ao tratamento da superfície de partículas sólidas por métodos físicos ou químicos, ou seja, o processo de alterar propositadamente as propriedades físicas e químicas e a morfologia da superfície da partícula de acordo com as necessidades da aplicação. Atualmente, existem dois métodos de modificação mais práticos. O primeiro método é denominado modificação orgânica de superfície, uma vez que utiliza principalmente modificadores orgânicos, e o segundo método é a modificação de revestimento inorgânico ou modificação de revestimento de superfície.
Modificação orgânica de superfície
O objetivo da modificação orgânica de superfície de partículas de pó ultrafinas é tornar a superfície da partícula hidrofóbica, ligando os grupos orgânicos correspondentes, melhorando assim o seu desempenho de dispersão e compatibilidade interfacial em matrizes orgânicas, como resinas, borrachas e tintas, melhorando assim o processo de processamento do produto e as propriedades abrangentes da mecânica dos materiais compósitos. De acordo com o tipo de estrutura química, os modificadores dividem-se em ácidos gordos superiores ou seus sais, ácidos gordos inferiores e agentes de acoplamento.
(1) Modificação física do revestimento
A modificação física de revestimento, ou modificação de tratamento de revestimento, é um método que utiliza matéria orgânica (desde que seja um polímero, resina, tensioativo, composto polimérico solúvel em água ou óleo e sabão de ácido gordo, etc.) para revestir a superfície das partículas e atingir o objetivo da modificação. É um processo para simplesmente modificar a superfície das partículas.
(2) Modificação química de superfície
A modificação química de superfície é obtida por reação química ou adsorção química entre o modificador de superfície e a superfície da partícula. É o método de modificação mais utilizado na produção.
(3) Modificação por enxerto
A modificação por enxertia é um processo de modificação no qual são introduzidas olefinas monoméricas ou poliolefinas na superfície do pó sob determinadas condições de excitação externa. Por vezes, é necessário excitar a olefina monomérica após a introdução para polimerizar a olefina monomérica aderida à superfície.
Modificação do revestimento superficial
A modificação do revestimento superficial refere-se à tecnologia de modificação que consiste em revestir uniformemente a superfície de partículas de pó de alumina ultrafinas com partículas sólidas mais pequenas ou filmes sólidos, alterando assim a composição, a estrutura, o aspeto e a função original da superfície das partículas.
De acordo com o ambiente e a forma da reação de revestimento, a natureza e o método do revestimento modificado entre as partículas, os métodos de modificação do revestimento superficial podem ser divididos em método de precipitação química, método de revestimento por hidrólise, método sol-gel, método de evaporação de solvente, método mecanoquímico e método de fase gasosa. Entre eles, os três primeiros métodos são todos métodos de reação de solução, ou seja, a solução salina solúvel é precipitada por agentes precipitantes e hidrólise e, em seguida, revestida na superfície do pó de partículas a modificar.