Toz Küreselleştirme Teknolojisinin Türleri ve Uygulamaları

Modern endüstri ve bilimin vazgeçilmez bir bileşeni olan toz küreselleştirme teknolojisi, tozların yüzey özelliklerini ve fiziksel özelliklerini iyileştirebilir, malzeme performansını optimize edebilir ve çok işlevli gereksinimleri karşılayabilir. Günümüzde toz küreselleştirme teknolojisi, ilaç, gıda, kimyasallar, çevre koruma, malzeme, metalurji ve 3D baskı dahil olmak üzere birçok alana yayılmıştır.

Küresel toz hazırlama teknolojisi, kimya, malzeme bilimi ve mühendislik alanlarında uzmanlık da dahil olmak üzere birçok disiplini kapsar. Aşağıda, toz küreselleştirmede kullanılan çeşitli teknolojileri inceleyeceğiz.

Mekanik Şekillendirme Yöntemi

Mekanik şekillendirme yöntemleri, parçacıkları plastik olarak deforme etmek ve adsorbe etmek için öncelikle çarpışma, sürtünme ve kesme gibi bir dizi mekanik kuvvet kullanır. Sürekli işleme, daha yoğun parçacıklarla sonuçlanır ve keskin kenarlar, darbe kuvvetiyle kademeli olarak yumuşatılır ve yuvarlatılır. Mekanik şekillendirme yöntemleri, ince toz malzemeler üretmek için yüksek hızlı darbeli değirmenler, ortam karıştırmalı değirmenler ve diğer tozlaştırma ekipmanlarını kullanır. Kuru ve ıslak öğütme ile birlikte kullanıldığında, bu yöntemler daha ince parçacık boyutuna, daha dar parçacık boyutu dağılımına ve belirli bir küreselleşme oranına sahip toz malzemeler üretir.

Mekanik şekillendirme, doğal grafit, yapay grafit ve çimento parçacıklarının küreselleştirilmesi ve şekillendirilmesinde yaygın olarak kullanılır. Ayrıca kırılgan metal veya alaşım tozlarının ezilmesi ve toz haline getirilmesi için de uygundur. Mekanik şekillendirme, mevcut kaynakları tam olarak değerlendirerek çok çeşitli düşük maliyetli hammaddeler kullanır. Basitlik, çevre dostu olma ve endüstriyel ölçeklenebilirlik gibi avantajlar sunar. Ancak, bu yöntem malzeme açısından çok seçici değildir ve işlenen parçacıkların küreselliğini, akış yoğunluğunu ve verimini garanti edemez. Bu nedenle, yalnızca daha düşük kalite gereksinimleri olan küresel tozlar üretmek için uygundur.

Püskürtmeli Kurutma

Püskürtmeli kurutma, sıvı bir maddenin damlacıklara atomize edilmesini ve ardından sıcak hava akımında hızla buharlaştırılarak katı parçacıklara dönüşmesini içerir. Püskürtmeli kurutmanın avantajları, basitliği ve ürün özelliklerini kontrol etme kolaylığıdır. Öncelikle askeri patlayıcılar ve bataryalar alanında kullanılır.

Gaz Fazı Kimyasal Reaksiyonu

Gaz fazı kimyasal reaksiyonu, istenen bileşiği bir kimyasal reaksiyon yoluyla üretmek için gaz halindeki hammaddeleri kullanır (veya katı hammaddeleri gaz haline buharlaştırır). Bu bileşik daha sonra hızla yoğunlaştırılarak çeşitli maddelerden oluşan ultra ince küresel tozlar üretilir.

Hidrotermal Yöntem

Hidrotermal yöntem, yüksek sıcaklık ve basınç koşulları altında bir reaktör kullanır ve reaksiyon ortamı olarak su veya organik bir çözücü kullanır. Parçacık boyutu, hidrotermal sıcaklık, hidrotermal süre, pH ve çözelti konsantrasyonu gibi parametreler ayarlanarak etkili bir şekilde kontrol edilebilir.

Çöktürme Yöntemi

Çöktürme yöntemi, metal iyonlarını bir çözeltide kimyasal reaksiyon yoluyla belirli bir çökeltici ile birleştirerek küçük, yarı katı kolloidal parçacıklar oluşturur ve kararlı bir süspansiyon oluşturur. Daha sonra, statik yaşlandırma, yavaş karıştırma veya çözelti ortamının değiştirilmesi gibi çökelme reaksiyon koşullarının daha da ayarlanmasıyla, bu kolloidal parçacıklar kademeli olarak kümelenir ve küresel bir şekle doğru büyür ve birincil küresel çökelti oluşturur. Elde edilen çökelti daha sonra kurutulur veya kalsine edilerek küresel bir toz malzeme üretilir.

Sol-Jel Yöntemi

Sol-jel yöntemi genellikle üç aşamadan oluşur: sol hazırlama, jel oluşumu ve küresel toz oluşumu. Isıl işlem, küresel tozun yapısını ve özelliklerini daha da iyileştirerek parçacık boyutu ve morfolojisinin hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağlar.

Mikroemülsiyon Yöntemi

Mikroemülsiyon yöntemi, sıvı-sıvı iki fazlı bir sistem hazırlama yöntemidir. Bu yöntem, küçük damlacıklar içeren bir emülsiyon oluşturmak için sulu bir faza çözünmüş bir öncül içeren organik bir çözücünün eklenmesini içerir. Daha sonra küresel parçacıklar çekirdeklenme, birleşme, aglomerasyon ve ısıl işlem yoluyla oluşturulur. Mikroemülsiyon yöntemleri, nanopartiküllerin ve organik-inorganik kompozit malzemelerin hazırlanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Plazma Küreselleştirme

Yüksek teknolojinin hızla gelişmesi ve yeni nanomalzemelere ve yenilikçi hazırlama süreçlerine olan acil ihtiyaçla birlikte, plazma kimyasının araştırma ve uygulamaları giderek daha fazla ilgi görmektedir. Yüksek sıcaklık, yüksek entalpi, yüksek kimyasal reaktivite ve kontrol edilebilir reaksiyon atmosferi ve sıcaklığı ile karakterize edilen plazma küreselleştirme, yüksek saflıkta, küçük parçacıklı küresel tozlar üretmek için idealdir.

Diğer yöntemler arasında deflagrasyon, Gaz Yakmalı Alev Peletleme, Ultrasonik Atomizasyon, Santrifüjlü Atomizasyon, tel kesme, delme ve yeniden eritme ve darbeli mikro gözenek püskürtme yer almaktadır.