Modifikasyon – nano-alüminayı daha mükemmel hale getirmek
Nano-alümina, yeni bir tür yüksek işlevli ince inorganik malzemedir. Nano-alümina tozunun 1980’lerin ortalarında üretilmesinden bu yana, insanlar bu ileri teknoloji malzeme hakkındaki bilgilerini derinleştirmiş ve yüksek sertlik, yüksek mukavemet, ısı direnci, korozyon direnci ve diğer mükemmel özellikler gibi birçok özelliğini keşfetmişlerdir. Bu nedenle havacılık, ulusal savunma, kimya endüstrisi, mikroelektronik ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Nano-alüminanın pratik uygulamalarında, tozun modifikasyonu her zaman çok önemli bir çalışma olmuştur.
Neden modifiye edilir?
Her şeyden önce, birçok özelliğe sahip bir nanomalzeme olan nano-alümina, son derece küçük parçacık boyutu ve yüksek yüzey enerjisi nedeniyle aglomere edilmesi çok kolaydır. Aglomerasyon olgusu özellikle ciddiyse, nanomalzeme alüminanın özellikleri üzerinde büyük bir etkisi olacaktır.
Ek olarak, nano-alümina biyolojik ilaçlar üzerine tıbbi araştırmalarda biyofilm olarak kullanılabilir, ancak dengeli yüzey yüküne sahip kristalin yüzey yükü, kafes kusurlarının varlığı nedeniyle eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. Mikron seviyesindeki yüzey yükü kusurlarının ve uzay yükü alanlarının birikmesi, ızgara benzeri bir dipol momentine yol açar. Biyolojik malzemeler bu tür tozların yüzeyiyle temas ettiğinde zenginleşme meydana gelir ve bu da gözenek tıkanıklığına ve membran kirliliğine neden olur.
Ayrıca, alüminanın yalıtımı ve yüksek mukavemeti, kaplamalar ve kauçuk gibi malzemelerde malzemelerin sertliğini, yalıtımını, sünekliğini ve aşınma direncini artırmak için dolgu maddesi olarak kullanılır. Ancak alümina polar bir maddedir ve polar olmayan polimer malzemelerle zayıf bir uyumluluğa sahiptir.
Bu nedenle, alüminanın yüzey modifikasyonu büyük ilgi görmüştür.
Yüzey modifikasyonu, katı parçacıkların fiziksel veya kimyasal yöntemlerle yüzey işlemini, yani parçacık yüzeyinin fiziksel ve kimyasal özelliklerini ve yüzey morfolojisini uygulama ihtiyaçlarına göre kasıtlı olarak değiştirme sürecini ifade eder. Şu anda en pratik iki modifikasyon yöntemi bulunmaktadır. İlk yöntem, esas olarak organik modifiye ediciler kullandığı için yüzey organik modifikasyonu olarak adlandırılırken, ikinci yöntem inorganik kaplama modifikasyonu veya yüzey kaplama modifikasyonudur.
Yüzey organik modifikasyonu
Çok ince toz parçacıklarının yüzey organik modifikasyonunun amacı, ilgili organik grupları birbirine bağlayarak parçacık yüzeyini hidrofobik hale getirmek, böylece reçineler, kauçuklar ve boyalar gibi organik matrislerdeki dispersiyon performansını ve arayüz uyumluluğunu iyileştirmek ve böylece ürün işleme sürecini ve kompozit malzeme mekaniğinin kapsamlı özelliklerini iyileştirmektir. Kimyasal yapı türüne göre modifiye ediciler, yüksek yağ asitleri veya tuzları, düşük yağ asitleri ve bağlayıcı ajanlar olarak ayrılır.
(1) Fiziksel kaplama modifikasyonu
Fiziksel kaplama modifikasyonu veya kaplama işlemi modifikasyonu, modifikasyon amacına ulaşmak için parçacıkların yüzeyini kaplamak üzere organik madde (polimer, reçine, yüzey aktif madde, suda veya yağda çözünür polimer bileşiği ve yağ asidi sabunu vb. olması koşuluyla) kullanma yöntemidir. Bu, parçacıkların yüzeyini modifiye etmek için kullanılan bir işlemdir.
(2) Yüzey kimyasal modifikasyonu
Yüzey kimyasal modifikasyonu, yüzey değiştirici ile partikül yüzeyi arasında kimyasal reaksiyon veya kimyasal adsorpsiyon yoluyla elde edilir. Üretimde en yaygın kullanılan modifikasyon yöntemidir.
(3) Aşılama modifikasyonu
Aşılama modifikasyonu, monomer olefinlerin veya poliolefinlerin belirli dış uyarma koşulları altında toz yüzeyine eklendiği bir modifikasyon işlemidir. Bazen, yüzeye bağlı monomer olefini polimerize etmek için monomer olefini ekleme işleminden sonra uyarmak gerekir.
Yüzey kaplama modifikasyonu
Yüzey kaplama modifikasyonu, ultra ince alümina toz partiküllerinin yüzeyini daha küçük katı partiküller veya katı filmlerle eşit şekilde kaplayarak partiküllerin yüzey bileşimini, yapısını, görünümünü ve orijinal işlevini değiştirmeyi amaçlayan bir modifikasyon teknolojisidir.
Kaplama reaksiyonunun ortamına ve şekline, partiküller arasındaki modifiye kaplamanın niteliğine ve yöntemine göre, yüzey kaplama modifikasyon yöntemleri kimyasal çöktürme yöntemi, hidroliz kaplama yöntemi, sol-jel yöntemi, çözücü buharlaştırma yöntemi, mekanokimyasal yöntem ve gaz fazı yöntemi olarak ayrılabilir. Bunlardan ilk üçü çözelti reaksiyon yöntemi olup, çözünebilir tuz çözeltisinin çöktürücü maddeler ve hidroliz yoluyla çöktürülmesi ve daha sonra modifiye edilecek partikül tozunun yüzeyine kaplanmasıdır.