14 phương pháp phủ bề mặt bột siêu mịn

Bột siêu mịn thường đề cập đến các hạt có kích thước hạt là micromet hoặc nanomet. So với vật liệu thông thường dạng khối, chúng có diện tích bề mặt riêng lớn hơn, hoạt động bề mặt và năng lượng bề mặt cao hơn, do đó thể hiện các đặc tính quang học, nhiệt, điện, từ, xúc tác và các đặc tính khác tuyệt vời. Bột siêu mịn đã được nghiên cứu rộng rãi như một vật liệu chức năng trong những năm gần đây và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực phát triển kinh tế quốc gia.

Tuy nhiên, do các vấn đề kết tụ và phân tán độc đáo của bột siêu mịn, chúng đã mất đi nhiều đặc tính tuyệt vời, điều này hạn chế nghiêm trọng việc ứng dụng bột siêu mịn trong công nghiệp.

Các phương pháp phủ bề mặt bột siêu mịn

1. Phương pháp trộn cơ học. Sử dụng các lực cơ học như đùn, va đập, cắt và ma sát để phân phối đều chất điều chỉnh trên bề mặt ngoài của các hạt bột, để các thành phần khác nhau có thể thâm nhập và khuếch tán vào nhau để tạo thành lớp phủ. Các phương pháp chính hiện đang được sử dụng là nghiền bi, nghiền khuấy và tác động luồng không khí tốc độ cao.

2. Phương pháp phản ứng pha rắn. Trộn và nghiền một số muối kim loại hoặc oxit kim loại theo công thức, sau đó nung chúng để thu được trực tiếp bột phủ siêu mịn thông qua phản ứng pha rắn.

3. Phương pháp thủy nhiệt. Trong một hệ thống kín có nhiệt độ và áp suất cao, nước được sử dụng làm môi trường để thu được môi trường vật lý và hóa học đặc biệt không thể thu được trong điều kiện áp suất bình thường, để tiền chất phản ứng được hòa tan hoàn toàn và đạt đến một mức độ quá bão hòa nhất định, do đó hình thành một đơn vị tăng trưởng, sau đó hình thành hạt nhân và kết tinh để thu được bột tổng hợp.

4. Phương pháp sol-gel. Đầu tiên, tiền chất biến tính được hòa tan trong nước (hoặc dung môi hữu cơ) để tạo thành dung dịch đồng nhất, và chất tan và dung môi được thủy phân hoặc rượu hóa để thu được sol biến tính (hoặc tiền chất của nó); sau đó các hạt phủ được xử lý trước được trộn đều với sol để làm cho các hạt phân tán đều trong sol, và sol được xử lý để chuyển thành gel, và nung ở nhiệt độ cao để thu được bột phủ chất biến tính trên bề mặt, do đó đạt được sự biến tính bề mặt của bột.

5. Phương pháp kết tủa. Thêm chất kết tủa vào dung dịch chứa các hạt bột hoặc thêm chất có thể kích hoạt sự tạo ra chất kết tủa trong hệ thống phản ứng, để các ion đã biến tính trải qua phản ứng kết tủa và kết tủa trên bề mặt của các hạt, do đó phủ các hạt.

6. Phương pháp đông tụ không đồng nhất (còn được gọi là “phương pháp kết tụ không đồng nhất”). Một phương pháp được đề xuất dựa trên nguyên tắc các hạt có điện tích trái dấu trên bề mặt có thể thu hút nhau và đông tụ.

7. Phương pháp phủ nhũ tương siêu nhỏ. Đầu tiên, bột siêu mịn cần phủ được chuẩn bị bằng lõi nước nhỏ do nhũ tương loại W/O (nước trong dầu) cung cấp, sau đó bột được phủ và biến tính bằng quá trình trùng hợp nhũ tương.

8. Phương pháp tạo hạt không đồng nhất. Theo lý thuyết quá trình kết tinh LAMER, lớp phủ được hình thành bằng cách tạo hạt không đồng nhất và phát triển các hạt biến tính trên ma trận hạt phủ.

9. Phương pháp mạ hóa học. Đây là quá trình kết tủa kim loại bằng phương pháp hóa học mà không cần sử dụng dòng điện bên ngoài. Có ba phương pháp: phương pháp thay thế, phương pháp mạ tiếp xúc và phương pháp khử.

10. Phương pháp chất lỏng siêu tới hạn. Đây là một công nghệ mới vẫn đang được nghiên cứu. Trong điều kiện siêu tới hạn, việc giảm áp suất có thể dẫn đến quá bão hòa và có thể đạt được tốc độ quá bão hòa cao, do đó chất tan rắn kết tinh từ dung dịch siêu tới hạn.

11. Lắng đọng hơi hóa học. Ở nhiệt độ tương đối cao, hỗn hợp khí tương tác với bề mặt của chất nền, khiến một số thành phần trong hỗn hợp khí phân hủy và tạo thành lớp phủ kim loại hoặc hợp chất trên chất nền.

12. Phương pháp năng lượng cao. Phương pháp phủ hạt nano bằng tia hồng ngoại, tia cực tím, tia gamma, phóng điện corona, plasma, v.v. được gọi chung là phương pháp năng lượng cao. Phương pháp năng lượng cao thường sử dụng một số chất có nhóm chức năng hoạt động để đạt được lớp phủ bề mặt của hạt nano dưới tác động của các hạt năng lượng cao.

13. Phương pháp phân hủy nhiệt phun. Nguyên lý của quy trình là phun dung dịch hỗn hợp gồm một số muối chứa các ion dương cần thiết vào sương mù, đưa vào buồng phản ứng được gia nhiệt đến nhiệt độ đã đặt và tạo ra các hạt bột composite mịn thông qua phản ứng.

14. Phương pháp vi nang. Một phương pháp biến đổi bề mặt bao phủ một lớp màng đồng nhất có độ dày nhất định trên bề mặt bột. Kích thước hạt của các vi nang thường được chuẩn bị là 2 đến 1000 μm và độ dày vật liệu thành là 0,2 đến 10 μm.