Các loại và ứng dụng của công nghệ cầu hóa bột
Công nghệ cầu hóa bột, một thành phần không thể thiếu của công nghiệp và khoa học hiện đại, có thể cải thiện các đặc tính bề mặt và tính chất vật lý của bột, tối ưu hóa hiệu suất vật liệu và đáp ứng các yêu cầu đa chức năng. Hiện nay, công nghệ cầu hóa bột đã thâm nhập vào nhiều lĩnh vực, bao gồm dược phẩm, thực phẩm, hóa chất, bảo vệ môi trường, vật liệu, luyện kim và in 3D.
Công nghệ chế tạo bột cầu liên quan đến nhiều lĩnh vực, bao gồm chuyên môn về hóa học, khoa học vật liệu và kỹ thuật. Dưới đây, chúng ta sẽ tìm hiểu các công nghệ khác nhau liên quan đến cầu hóa bột.
Phương pháp định hình cơ học
Các phương pháp định hình cơ học chủ yếu sử dụng một loạt các lực cơ học, chẳng hạn như va chạm, ma sát và cắt, để biến dạng dẻo và hấp thụ các hạt. Quá trình xử lý liên tục tạo ra các hạt đặc hơn, và các cạnh sắc dần được làm nhẵn và bo tròn bởi lực tác động. Các phương pháp định hình cơ học sử dụng máy nghiền va đập tốc độ cao, máy nghiền khuấy và các thiết bị nghiền khác để sản xuất vật liệu bột mịn. Kết hợp với nghiền khô và nghiền ướt, các phương pháp này tạo ra vật liệu bột có kích thước hạt mịn hơn, phân bố kích thước hạt hẹp hơn và tốc độ cầu hóa nhất định.
Định hình cơ học được sử dụng rộng rãi trong quá trình cầu hóa và định hình than chì tự nhiên, than chì nhân tạo và hạt xi măng. Phương pháp này cũng thích hợp để nghiền và nghiền bột kim loại giòn hoặc bột hợp kim. Định hình cơ học sử dụng nhiều loại nguyên liệu thô giá rẻ, tận dụng tối đa các nguồn tài nguyên hiện có. Phương pháp này mang lại những ưu điểm như tính đơn giản, thân thiện với môi trường và khả năng mở rộng quy mô công nghiệp. Tuy nhiên, phương pháp này không có tính chọn lọc cao về vật liệu, và không thể đảm bảo tính cầu, mật độ hạt và năng suất của các hạt được xử lý. Do đó, phương pháp này chỉ phù hợp để sản xuất bột hình cầu với yêu cầu chất lượng thấp hơn.
Sấy phun
Sấy phun liên quan đến việc phun một chất lỏng thành các giọt, sau đó được làm bay hơi nhanh chóng trong luồng khí nóng, đông đặc thành các hạt rắn. Ưu điểm của sấy phun là tính đơn giản và dễ kiểm soát các đặc tính của sản phẩm. Phương pháp này chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực thuốc nổ quân sự và pin.
Phản ứng hóa học pha khí
Phản ứng hóa học pha khí sử dụng nguyên liệu thô dạng khí (hoặc làm bay hơi nguyên liệu thô dạng rắn thành trạng thái khí) để tạo ra hợp chất mong muốn thông qua phản ứng hóa học. Hợp chất này sau đó được ngưng tụ nhanh chóng để tạo ra bột hình cầu siêu mịn của nhiều chất khác nhau.
Phương pháp thủy nhiệt
Phương pháp thủy nhiệt sử dụng lò phản ứng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, sử dụng nước hoặc dung môi hữu cơ làm môi trường phản ứng hóa học. Kích thước hạt có thể được kiểm soát hiệu quả bằng cách điều chỉnh các thông số như nhiệt độ thủy nhiệt, thời gian thủy nhiệt, pH và nồng độ dung dịch.
Phương pháp kết tủa
Phương pháp kết tủa kết hợp các ion kim loại với một chất kết tủa cụ thể thông qua phản ứng hóa học trong dung dịch, tạo ra các hạt keo bán rắn nhỏ và tạo thành huyền phù ổn định. Sau đó, bằng cách điều chỉnh thêm các điều kiện phản ứng kết tủa, chẳng hạn như lão hóa tĩnh, khuấy chậm hoặc thay đổi môi trường dung dịch, các hạt keo này dần dần kết tụ và phát triển thành hình cầu, tạo thành kết tủa hình cầu sơ cấp. Kết tủa thu được sau đó được sấy khô hoặc nung để cuối cùng tạo ra vật liệu bột hình cầu.
Phương pháp Sol-Gel
Phương pháp sol-gel thường bao gồm ba giai đoạn: chuẩn bị sol, tạo gel và tạo bột hình cầu. Xử lý nhiệt có thể cải thiện hơn nữa cấu trúc và tính chất của bột hình cầu, cho phép kiểm soát chính xác kích thước và hình thái hạt.
Phương pháp vi nhũ tương
Phương pháp vi nhũ tương là phương pháp chế tạo hệ thống hai pha lỏng-lỏng. Phương pháp này bao gồm việc thêm dung môi hữu cơ chứa tiền chất hòa tan vào pha nước để tạo thành nhũ tương chứa các hạt nhỏ. Các hạt hình cầu sau đó được hình thành thông qua quá trình tạo mầm, kết tụ, kết tụ và xử lý nhiệt. Phương pháp vi nhũ tương được sử dụng rộng rãi trong chế tạo hạt nano và vật liệu composite hữu cơ-vô cơ.
Hình cầu hóa bằng plasma
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ cao và nhu cầu cấp thiết về vật liệu nano mới cùng các quy trình chế tạo mới, việc nghiên cứu và ứng dụng hóa học plasma đang ngày càng được quan tâm. Hình cầu hóa bằng plasma, đặc trưng bởi nhiệt độ cao, enthalpy cao, phản ứng hóa học cao, và môi trường phản ứng và nhiệt độ có thể kiểm soát được, là phương pháp lý tưởng để sản xuất bột hình cầu có độ tinh khiết cao, hạt nhỏ.
Các phương pháp khác bao gồm đốt cháy, tạo viên bằng ngọn lửa đốt khí, phun sương siêu âm, phun sương ly tâm, cắt dây, đục lỗ, nấu chảy lại và phun lỗ nhỏ xung.
Làm thế nào để sửa đổi bề mặt bột silicon nitride?
Biến tính bề mặt bột silicon nitride chủ yếu bao gồm việc xử lý bề mặt bột thông qua các phương pháp vật lý và hóa học khác nhau để cải thiện các tính chất vật lý và hóa học của các hạt.
Biến tính bề mặt có thể làm giảm lực hút lẫn nhau giữa các hạt bột, cho phép bột phân tán tốt hơn trong môi trường và cải thiện khả năng phân tán của hỗn hợp bột. Nó cũng có thể tăng cường hoạt động bề mặt của bột silicon nitride, tăng khả năng tương thích của nó với các chất khác và do đó phát triển các tính chất mới.
Nguyên lý chính của biến tính bề mặt bột là sự tương tác giữa bột và chất biến tính bề mặt làm tăng khả năng thấm ướt của bề mặt bột và cải thiện khả năng phân tán của nó trong môi trường nước hoặc hữu cơ.
1. Biến tính lớp phủ bề mặt
Công nghệ biến tính lớp phủ bề mặt sử dụng hấp phụ vật lý hoặc hóa học để bám dính đồng đều vật liệu phủ lên bề mặt của vật thể được phủ, tạo thành một lớp phủ đồng nhất và hoàn chỉnh. Lớp phủ được hình thành trong quá trình phủ thường là một lớp đơn.
Biến tính lớp phủ thường được phân loại thành vô cơ và hữu cơ. Lớp phủ vô cơ chủ yếu bao gồm việc lắng đọng các oxit hoặc hydroxit thích hợp trên bề mặt các hạt gốm để biến đổi bột, nhưng sự biến đổi này chỉ ảnh hưởng đến các tính chất vật lý. Mặt khác, lớp phủ hữu cơ liên quan đến việc lựa chọn các chất hữu cơ làm vật liệu phủ. Các chất hữu cơ này liên kết với các nhóm trên bề mặt của các hạt bột và hấp phụ chọn lọc lên bề mặt, truyền các tính chất của lớp phủ cho bột.
Công nghệ biến đổi này có chi phí thấp, các bước đơn giản và dễ kiểm soát, nhưng kết quả thu được thường bị hạn chế.
2. Xử lý bề mặt bằng axit và kiềm
Các quy trình đúc gốm thường yêu cầu bùn gốm có hàm lượng chất rắn cao và độ nhớt thấp. Mật độ điện tích trên bề mặt bột ảnh hưởng đáng kể đến tính lưu biến và độ phân tán của bùn. Việc rửa bề mặt bột gốm (xử lý bằng axit và kiềm) có thể làm thay đổi các tính chất điện tích bề mặt của bột. Đúng như tên gọi, phương pháp biến đổi này bao gồm việc trộn và rửa kỹ bột silicon nitride bằng các dung dịch axit hoặc kiềm có nồng độ khác nhau.
Đồng thời, xử lý kiềm ở một nồng độ nhất định cũng có thể phản ứng với bề mặt của bột gốm. Nghiên cứu của Wang Yongming và cộng sự đã chỉ ra rằng rửa kiềm có thể làm giảm hàm lượng silanol trên bề mặt bột silicon carbide, giảm mức độ oxy hóa, thay đổi lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt và cải thiện các đặc tính lưu biến của hỗn hợp.
3. Biến tính chất phân tán
Dựa trên sự khác biệt giữa các loại bột gốm khác nhau, việc lựa chọn chất phân tán phù hợp hoặc thiết kế một chất phân tán mới đóng vai trò quan trọng trong việc tăng hàm lượng chất rắn trong hỗn hợp gốm. Loại và lượng chất phân tán được thêm vào có thể thay đổi đáng kể tác động lên các đặc tính của gốm.
Các chất phân tán thường có cả cấu trúc ưa nước và kỵ nước, và chính thông qua sự tương tác giữa các nhóm ưa nước và kỵ nước này mà chúng điều chỉnh các đặc tính phân tán của hỗn hợp gốm. Các chất phân tán bao gồm chất hoạt động bề mặt hoặc chất điện phân polyme, trong đó các chất hoạt động bề mặt bao gồm chất hoạt động bề mặt cation và anion.
Các chất điện phân polyme bao gồm axit polyvinyl sulfonic, axit polyacrylic, polyvinyl pyridine và polyethyleneimine. Chất phân tán có thể trải qua các phản ứng hấp phụ với bề mặt bột, bao gồm hấp phụ hóa học và vật lý, tận dụng lực liên kết giữa các hạt (lực van der Waals và lực đẩy tĩnh điện) và tiềm năng tạo ra các hiệu ứng lập thể.
4. Biến đổi tính kỵ nước bề mặt
Biến đổi tính kỵ nước bề mặt liên quan đến việc chuyển đổi các nhóm hydroxyl trong bột gốm thành các nhóm kỵ nước, chẳng hạn như các nhóm hydrocarbon, nhóm alkyl mạch dài và nhóm cycloalkyl. Các nhóm hữu cơ này liên kết với bề mặt bột gốm, tạo ra hiệu ứng kỵ nước mạnh, cho phép phân tán tốt hơn trong môi trường phân tán và ngăn ngừa sự kết tụ.
Khi các polyme được ghép lên bề mặt bột silicon nitride, các chuỗi polyme dài bám vào bề mặt bột, trong khi các chuỗi ưa nước ở hai đầu còn lại mở rộng vào môi trường nước. Trong suốt quá trình phân tán, các hạt bột chịu cả lực đẩy liên kết giữa các hạt và lực cản lập thể do các chuỗi polyme dài tạo ra, dẫn đến sự phân tán bùn tốt hơn.
Bốn lĩnh vực ứng dụng sáng tạo và triển vọng của Kaolin
Cao lanh, một khoáng vật silicat phân lớp 1:1, sở hữu nhiều đặc tính, bao gồm khả năng phân tán, tính dẻo, khả năng thiêu kết, tính chịu lửa, khả năng trao đổi ion và độ ổn định hóa học, khiến nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Hiện nay, ứng dụng của cao lanh chủ yếu tập trung trong các ngành công nghiệp truyền thống như gốm sứ, sản xuất giấy và vật liệu chịu lửa.
1. Vật liệu composite hiệu suất cao
Việc ứng dụng cao lanh trong vật liệu composite có thể cải thiện các tính chất bề mặt (chẳng hạn như khả năng hấp phụ) của vật liệu.
Những lợi ích của cao lanh trong vật liệu composite bao gồm tăng cường khả năng hấp phụ, tăng cường tính chất điện, cải thiện độ ổn định nhiệt/khả năng chống cháy và cải thiện độ ổn định cơ học. Tuy nhiên, các ứng dụng thực tế vẫn còn nhiều thách thức, chẳng hạn như độ phân tán và khả năng tương thích bề mặt của cao lanh trong vật liệu composite không đủ, điều này có thể hạn chế hiệu quả của nó.
Các hướng nghiên cứu trong tương lai bao gồm phát triển các công nghệ biến tính bề mặt cao lanh hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn để cải thiện khả năng phân tán và khả năng tương thích của nó với vật liệu nền; khám phá thiết kế các vật liệu composite đa chức năng gốc cao lanh để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như thu năng lượng, xử lý nước thải và an toàn phòng cháy chữa cháy; và tiếp tục tăng diện tích bề mặt riêng và số lượng vị trí hoạt động của cao lanh thông qua xử lý ở cấp độ nano và thao tác phân tử, từ đó nâng cao hiệu suất của nó. Hơn nữa, cần nỗ lực thúc đẩy các quy trình sản xuất vật liệu composite cao lanh chi phí thấp và thân thiện với môi trường, đồng thời tích hợp các công nghệ sản xuất thông minh để đạt được ứng dụng quy mô lớn.
2. Vật liệu xốp: Lĩnh vực sàng phân tử
Sàng phân tử là vật liệu có cấu trúc lỗ rỗng có trật tự, có khả năng hấp phụ chọn lọc các phân tử khác nhau. Chúng được sử dụng rộng rãi trong lọc dầu, hóa dầu, nông nghiệp và xử lý nước. Cao lanh, một khoáng chất tự nhiên phổ biến và rẻ tiền, giàu silica và alumina, có thể được sử dụng trực tiếp để tổng hợp sàng phân tử zeolit. So với các nguồn silic và nhôm truyền thống và có khả năng gây độc hại, cao lanh không chỉ thân thiện với môi trường mà còn giảm chi phí và đơn giản hóa quá trình tổng hợp.
Cao lanh không chỉ kích hoạt hoạt tính của silicat và alumina thông qua các bước tiền xử lý đơn giản như nung và ngâm chiết axit, mà còn tăng cường hơn nữa hiệu suất sàng phân tử thông qua thao tác tác nhân tạo khuôn mẫu và tối ưu hóa nhiệt độ.
3. Y sinh học
Cao lanh là một loại khoáng sét nanosilicat đặc trưng bởi tính tương thích sinh học tuyệt vời, diện tích bề mặt riêng cao, tính trơ hóa học, tính chất keo và tính lưu biến. Trong lĩnh vực y sinh học, nghiên cứu đang dần chuyển từ các ứng dụng mang thuốc cơ bản sang các ứng dụng y sinh phức tạp hơn như liệu pháp gen và in sinh học 3D. Các ứng dụng của cao lanh đã mở rộng từ việc hỗ trợ vật lý đơn giản và giải phóng thuốc sang các hệ thống phức tạp thúc đẩy tăng trưởng tế bào và vận chuyển gen.
4. Lưu trữ năng lượng
Lưu trữ năng lượng luôn là một chủ đề nóng. Tìm kiếm các giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả và bền vững là một trong những con đường chính để giải quyết các thách thức năng lượng toàn cầu. Cao lanh, với cấu trúc độc đáo và tính đa chức năng, đã trở thành một ứng cử viên lý tưởng cho việc lưu trữ năng lượng. Cao lanh được sử dụng trong nhiều thiết bị lưu trữ năng lượng như pin lithium-ion, siêu tụ điện và pin nhiên liệu vi sinh.
Triển vọng ứng dụng trong tương lai của cao lanh như sau:
a. Nghiên cứu và phát triển các vật liệu tiên tiến sẽ tập trung vào công nghệ xử lý nano kaolin và biến tính bề mặt, nhằm nâng cao hiệu suất của nó trong lĩnh vực điện tử, lưu trữ năng lượng và các lĩnh vực khác. Ví dụ, nanocomposite gốc kaolin có thể được phát triển bằng cách kết hợp chúng với polyme hoặc vật liệu gốc carbon để cải thiện độ bền cơ học và độ dẫn điện.
b. Kaolin có tiềm năng cung cấp các giải pháp cho các vấn đề môi trường như xử lý nước và cải tạo đất, đặc biệt là trong việc loại bỏ kim loại nặng và hấp phụ các chất ô nhiễm.
c. Việc tích hợp các công nghệ liên ngành sẽ thúc đẩy ứng dụng tiên tiến của kaolin trong lĩnh vực dược phẩm sinh học, tích hợp công nghệ sinh học để phát triển các hệ thống dẫn thuốc hoặc khung hoạt tính sinh học.
d. Với nhu cầu ngày càng tăng của thị trường đối với các vật liệu thân thiện với môi trường, các công ty nên tăng cường hợp tác với các tổ chức R&D để chuyển đổi các khám phá sáng tạo thành các sản phẩm cạnh tranh, chẳng hạn như gốm kaolin chịu nhiệt độ cao, bền hoặc vật liệu composite nhẹ.
e. Với sự chú trọng toàn cầu vào phát triển bền vững, hỗ trợ chính sách và tính khả thi về kinh tế sẽ ảnh hưởng đến định hướng của hoạt động R&D và ứng dụng kaolin. Do đó, ngành cần theo dõi chặt chẽ tình hình cung ứng nguồn lực và tối ưu hóa chi phí, đồng thời tăng cường quản lý rủi ro và nâng cao năng lực cạnh tranh toàn cầu để ứng phó với môi trường quốc tế phức tạp.
Bari sulfat biến tính SDS dùng trong mỹ phẩm
Chất làm mờ mỹ phẩm là thành phần chính để đạt được các hiệu ứng như che khuyết điểm và làm sáng da; độ phân tán và độ ổn định của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và thời hạn sử dụng của sản phẩm.
Bari sulfat được sử dụng rộng rãi trong mỹ phẩm do có chỉ số khúc xạ cao, độ mờ đục tốt và độ ổn định hóa học. Tuy nhiên, xu hướng kết tụ của nó hạn chế việc ứng dụng trong mỹ phẩm.
Nghiên cứu này khảo sát độ phân tán và độ ổn định của bari sulfat trong nền mỹ phẩm bằng cách điều chế bari sulfat siêu mịn bằng phương pháp nghiền bi, và tối ưu hóa các quy trình biến tính bề mặt và phân tán.
1. Phương pháp biến tính
(1) Tiền xử lý Bari sulfat
Bari sulfat cấp công nghiệp được sấy khô và sàng qua lưới sàng 200 mesh theo từng mẻ. Với mỗi mẻ, 100g bari sulfat được trộn với 0,5g axit stearic trên máy nghiền hai trục trong 3 phút. Sau đó, các trục được điều chỉnh đến khe hở tối thiểu và được sàng qua 6 lần, tiếp theo là lần sàng cuối cùng với khe hở 2mm, hoàn tất quá trình trộn ban đầu. Hỗn hợp bari sulfat được sấy khô ở 80°C trong 4 giờ để thu được sản phẩm đã được xử lý sơ bộ.
(2) Biến tính bề mặt
Sử dụng 100 phần công thức nền, bari sulfat đã được xử lý sơ bộ được thêm vào với các tỷ lệ khác nhau và được biến tính bề mặt ở 60°C. Trong quá trình biến tính, 1,5 phần natri dodecyl sulfat được thêm vào, và hỗn hợp được trộn đều. Các trục được điều chỉnh đến khe hở tối thiểu và được đưa qua 6 lần trước khi được làm phẳng, thu được bari sulfat đã được biến tính.
(3) Chuẩn bị phân tán
Bari sulfat đã được biến tính được phân tán vào công thức nền ở các tỷ lệ khác nhau bằng cách kết hợp khuấy cơ học và phân tán siêu âm. Cụ thể, một lượng bari sulfat đã được biến tính nhất định được cân, thêm vào nước khử ion và phân tán siêu âm trong 10 phút. Sau đó, từ từ thêm công thức nền vào trong khi khuấy, và hỗn hợp được khuấy thêm 30 phút nữa.
2. Quy trình Biến tính Tối ưu và Đánh giá Hiệu suất
(1) Quy trình Biến tính Tối ưu
Thông qua nghiên cứu có hệ thống, các điều kiện quy trình tối ưu đã được xác định: Bari sunfat cấp công nghiệp được sàng qua lưới sàng 200 mắt và sấy khô ở 60°C trong 4 giờ. Natri dodecyl sunfat được sử dụng làm chất biến tính bề mặt với tỷ lệ 1,5% trọng lượng bari sunfat, và quá trình biến tính được thực hiện ở 60°C trong 2 giờ. Trong quá trình phân tán, hàm lượng bari sunfat được kiểm soát ở mức 15%–20%, nhiệt độ phân tán ở 60°C, thời gian phân tán là 15 phút và pH của hệ thống được duy trì ở mức 8,0–8,5. Kết hợp khuấy cơ học và phân tán siêu âm đã được sử dụng.
Trong những điều kiện này, hệ thống phân tán thu được thể hiện các đặc điểm sau: phân bố kích thước hạt đồng đều với kích thước hạt chính là 0,8–1,2 μm; độ ổn định phân tán tốt, không bị lắng đọng đáng kể trong vòng 7 ngày; và độ phủ tuyệt vời với lớp màng đồng đều và liên tục.
(2) Đánh giá ứng dụng trong mỹ phẩm
Phân tán bari sulfat đã được chuẩn bị đã được đánh giá trong các công thức mỹ phẩm: Việc thêm 15% phân tán bari sulfat đã được điều chỉnh vào kem nền cho độ che phủ tốt và trải nghiệm người dùng dễ chịu, với khả năng tương thích tốt với nền tảng cơ bản và không bị tách pha.
Việc thêm 20% phân tán vào công thức kem che khuyết điểm đã cải thiện đáng kể độ che phủ, duy trì độ ổn định tốt và mang lại hiệu quả tự nhiên và lâu dài.
Kết quả đánh giá ứng dụng chứng minh rằng phân tán bari sulfat được điều chế bằng quy trình tối ưu hóa thể hiện hiệu suất tuyệt vời trong các ứng dụng mỹ phẩm. ALPA chuyên về nghiền và phân loại siêu mịn để tối đa hóa giá trị sản phẩm của bạn. Chuyên về nghiền và phân loại Barit siêu mịn.
Tiềm năng của montmorillonite trong lĩnh vực năng lượng mới
Montmorillonite (MMT) là một khoáng vật silicat phân lớp. Trong cấu trúc của nó, các nguyên tử nhôm hóa trị cao trong khối bát diện nhôm-oxy có thể dễ dàng được thay thế bằng các nguyên tử hóa trị thấp hơn, tạo ra điện tích âm giữa các lớp. Để duy trì sự ổn định của cấu trúc xen kẽ, montmorillonite hấp thụ các cation như Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+ và K+ từ môi trường xung quanh. Đặc tính này mang lại cho montmorillonite khả năng hấp phụ và trao đổi cation mạnh mẽ. Cấu trúc và khả năng trao đổi độc đáo này mang lại cho montmorillonite tiềm năng ứng dụng đáng kể trong lĩnh vực công nghệ năng lượng mới.
Vật liệu Pin Lithium
(1) Cho Chất Điện Phân Thể Rắn
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng montmorillonite (MMT), với tư cách là một chất độn vô cơ mới, có thể cải thiện đáng kể độ dẫn ion và các tính chất cơ học của chất điện phân polyme rắn (SPE).
(2) Xây dựng các lớp SEI nhân tạo
Trong màng xen kẽ pha điện phân rắn nhân tạo (SEI), lớp montmorillonite-lithium (Li-MMT) mang lại các tính chất cơ học tốt cho lớp SEI và cung cấp các kênh vận chuyển Li+, giúp ức chế sự phát triển của dendrite lithium. Nhờ các kênh Li+ nhanh trong Li-MMT, một cell Li-LiFePO4 đầy đủ được lắp ráp với lớp SEI Li-MMT thể hiện hiệu suất tốc độ vượt trội và duy trì khả năng lưu giữ dung lượng cao 90,6% sau 400 chu kỳ ở tốc độ 1C.
(3) Tối ưu hóa bộ tách
MMT được sử dụng để tối ưu hóa bộ tách nhờ các đặc tính hấp phụ tuyệt vời của nó. So với các bộ tách PE thương mại, bộ tách biến tính Li-MMT có nồng độ Li+ cao hơn tại giao diện điện cực/chất điện phân, giúp giảm sự lắng đọng lithium chọn lọc, làm suy yếu mật độ dòng điện cục bộ và ức chế sự phát triển của dendrite.
(4) Tối ưu hóa chất điện phân lỏng
Trong hệ thống pin lithium kim loại, so với chất điện phân PEO, montmorillonite thể hiện ái lực mạnh hơn với lithium kim loại, với thế zeta là +26 mV, thúc đẩy sự làm giàu ion lithium gần bề mặt montmorillonite. Với sự hấp phụ và tách các ion lithium, điện thế quá mức tăng nhẹ lên -57,7 mV, dẫn các ion lithium di chuyển từ montmorillonite và lắng đọng trên bề mặt bộ thu dòng điện bằng đồng.
(5) Vật liệu mang
Siêu tụ điện
Vật liệu khuôn mẫu
Một số khoáng chất tự nhiên có hình thái đặc trưng, chẳng hạn như attapulgite, montmorillonite, halloysite và diatomite, thường được sử dụng làm khuôn mẫu để tổng hợp vật liệu carbon xốp với hình thái đặc trưng. Hơn nữa, các polyme dẫn điện với hình thái đặc trưng có thể được tổng hợp bằng phương pháp khuôn mẫu khoáng chất. (2) Vật liệu mang điện cực
Để thu được vật liệu hoạt tính với hình thái đặc trưng, đồng thời tăng cường điện dung riêng và cải thiện độ ổn định chu kỳ, vật liệu hoạt tính có thể được nạp lên bề mặt của các khoáng chất như montmorillonite và halloysite.
Vật liệu lưu trữ mêtan
Hiện nay, các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu việc sử dụng công nghệ lưu trữ khí thiên nhiên dựa trên hấp phụ, vừa tiết kiệm, vừa tiện lợi và an toàn, như một giải pháp thay thế cho các công nghệ khí thiên nhiên nén và khí thiên nhiên hóa lỏng truyền thống. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khoáng sét đóng vai trò tích cực trong việc hình thành và phát triển các mỏ khí đá phiến và sở hữu khả năng lưu trữ khí.
Vật liệu điện xúc tác
Điện xúc tác là một loại xúc tác giúp tăng tốc các phản ứng truyền điện tích tại giao diện điện cực/chất điện phân, và đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như giải phóng hydro điện hóa, giải phóng oxy và khử NOx. Các khoáng sét như montmorillonite đã được sử dụng rộng rãi làm chất mang cho các thành phần phản ứng điện cực quang xúc tác để ngăn ngừa sự kết tụ các hạt, cải thiện độ ổn định của các phân tử nhạy cảm và tăng cường độ chọn lọc phản ứng.
Vật liệu Lưu trữ Nhiệt Năng Chuyển Pha
Vật liệu lưu trữ nhiệt năng chuyển pha (PCM) là một loại vật liệu chức năng mới, tận dụng sự hấp thụ hoặc giải phóng nhiệt trong quá trình chuyển pha để lưu trữ và giải phóng nhiệt năng. Khoáng chất tự nhiên đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực lưu trữ nhiệt năng chuyển pha. Một mặt, bản thân khoáng chất tự nhiên là vật liệu chuyển pha vô cơ tuyệt vời, và có thể được chế biến thành vật liệu lưu trữ nhiệt năng chuyển pha hiệu suất cao sau khi bổ sung các tác nhân tạo hạt và chất làm đặc thích hợp. Mặt khác, cấu trúc xốp của khoáng chất có thể đóng vai trò là chất mang tuyệt vời cho vật liệu lưu trữ nhiệt năng chuyển pha.
Sửa đổi lớp phủ bột titan dioxide
Biến tính bề mặt bột titan dioxide (titan trắng) là một phương pháp quan trọng để nâng cao hiệu suất của nó (như khả năng phân tán, khả năng chống chịu thời tiết, độ bóng và độ ổn định hóa học). Các kỹ thuật biến tính bề mặt phổ biến có thể được phân loại thành ba loại: lớp phủ vô cơ, lớp phủ hữu cơ và lớp phủ composite. Sau đây là phân loại chi tiết và giới thiệu ngắn gọn về các phương pháp này:
Biến tính lớp phủ vô cơ
Phương pháp này bao gồm việc phủ lên bề mặt các hạt titan dioxide một lớp oxit hoặc muối vô cơ, tạo thành một lớp rào cản vật lý để cải thiện độ ổn định hóa học và các tính chất quang học của chúng.
1. Phủ oxit
Nguyên lý: Các hydrat oxit kim loại (như SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, v.v.) được kết tủa lên bề mặt các hạt titan dioxide, tạo thành một lớp phủ đồng nhất.
Quy trình: Thông thường, phương pháp lắng đọng pha lỏng được sử dụng, trong đó các muối kim loại (như natri silicat, nhôm sunfat) được thêm vào bùn titan dioxide, và độ pH được điều chỉnh để kết tủa các hydrat oxit kim loại lên bề mặt.
2. Lớp phủ oxit tổng hợp
Nguyên lý: Phủ hai hoặc nhiều oxit kim loại (như Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂, v.v.), kết hợp ưu điểm của từng thành phần.
Đặc điểm: Hiệu suất tổng thể vượt trội; ví dụ, lớp phủ Al₂O₃-SiO₂ có thể đồng thời cải thiện khả năng phân tán và khả năng chống chịu thời tiết, phù hợp cho các lớp phủ ô tô và lớp phủ cuộn dây đòi hỏi khắt khe.
3. Lớp phủ muối
Nguyên lý: Sử dụng muối kim loại (như phosphat, silicat, sunfat, v.v.) để tạo thành một lớp muối không hòa tan trên bề mặt các hạt titan dioxit.
Biến đổi lớp phủ hữu cơ
Phương pháp này liên quan đến phản ứng của các hợp chất hữu cơ với các nhóm hydroxyl trên bề mặt titan dioxit, tạo thành một lớp phân tử hữu cơ để cải thiện khả năng tương thích của nó với môi trường hữu cơ. 1. Lớp phủ chất liên kết
Nguyên lý: Sử dụng cấu trúc lưỡng tính của các chất liên kết (như silan, titanat và aluminat), một đầu liên kết với các nhóm hydroxyl trên bề mặt titan dioxit, trong khi đầu kia phản ứng với nền hữu cơ (ví dụ: nhựa, polyme).
Chức năng:
Chất liên kết silan: Cải thiện khả năng phân tán của titan dioxit trong hệ thống nước, thường được sử dụng trong sơn phủ và mực gốc nước.
Chất liên kết titanat/aluminat: Tăng cường khả năng tương thích trong các hệ thống dầu như nhựa và cao su, giảm sự kết tụ trong quá trình xử lý.
2. Lớp phủ chất hoạt động bề mặt
Nguyên lý: Các chất hoạt động bề mặt (như axit béo, sulfonat và muối amoni bậc bốn) bám dính vào bề mặt titan dioxit thông qua hấp phụ vật lý hoặc phản ứng hóa học, tạo thành lớp tích điện hoặc lớp kỵ nước.
3. Lớp phủ Polymer
Nguyên lý: Ghép các polymer (như acrylate, nhựa epoxy và siloxane) lên bề mặt titan dioxide thông qua các phản ứng trùng hợp.
Chức năng:
Tạo thành một lớp phủ dày, bảo vệ chống lại sự tấn công hóa học và cải thiện khả năng chống chịu thời tiết cũng như các tính chất cơ học.
Tăng cường khả năng tương thích với các loại nhựa cụ thể, phù hợp cho vật liệu composite và lớp phủ hiệu suất cao.
4. Lớp phủ Organosilicon
Nguyên lý: Sử dụng năng lượng bề mặt thấp của polysiloxane (dầu silicon, nhựa silicon, v.v.) để phủ các hạt titan dioxide.
Chức năng: Giảm sức căng bề mặt, cải thiện khả năng phân tán và bôi trơn, thường được sử dụng trong mực in và mỹ phẩm.
Biến đổi lớp phủ Composite
Kết hợp các ưu điểm của lớp phủ vô cơ và hữu cơ, quy trình phủ kép (tuần tự hoặc đồng thời) đạt được hiệu suất bổ sung.
1. Lớp phủ tuần tự vô cơ-hữu cơ
Quy trình: Đầu tiên, tạo một lớp màng chắn vật lý bằng các oxit vô cơ (ví dụ: SiO₂), sau đó thực hiện biến tính hữu cơ bằng các tác nhân liên kết hoặc polyme.
Đặc điểm: Cân bằng giữa khả năng chống chịu thời tiết và khả năng tương thích, phù hợp cho lớp phủ kiến trúc hiệu suất cao hoặc sơn OEM ô tô. 2. Lớp phủ đồng thời vô cơ-hữu cơ
Quy trình: Các tác nhân phủ vô cơ và hữu cơ được đưa đồng thời vào cùng một hệ thống phản ứng để tạo thành cấu trúc lõi-vỏ.
Đặc điểm: Lớp phủ có độ bám dính mạnh hơn và hiệu suất được cải thiện đáng kể, phù hợp cho các ứng dụng cao cấp (ví dụ: lớp phủ hàng không vũ trụ, nanocomposite).
Các công nghệ phủ đặc biệt khác
1. Lớp phủ hạt nano
Nguyên lý: Sử dụng các hạt nano (ví dụ: nano-SiO₂, nano-ZnO) để phủ giúp tăng cường khả năng chống tia UV và độ trong suốt, thường được sử dụng trong mỹ phẩm chống nắng và lớp phủ quang học.
2. Vi nang hóa
Nguyên lý: Bao bọc các hạt titan dioxit trong các vi nang polyme, giải phóng titan dioxit bằng cách kiểm soát các điều kiện vỡ nang (ví dụ: nhiệt độ, pH), phù hợp cho các lớp phủ thông minh và hệ thống giải phóng có kiểm soát.
Việc lựa chọn các phương pháp phủ khác nhau phụ thuộc vào ứng dụng (ví dụ: lớp phủ, nhựa, mực in, mỹ phẩm) và các yêu cầu về hiệu suất (khả năng chống chịu thời tiết, độ phân tán, khả năng tương thích, v.v.).
Sáu phương pháp biến tính chính của nano kẽm oxit
Nano kẽm oxit là một loại vật liệu hóa học vô cơ mịn chức năng mới. Nhờ kích thước hạt nhỏ và diện tích bề mặt riêng lớn, nó sở hữu các tính chất lý hóa độc đáo trong hóa học, quang học, sinh học và điện tử. Nó được sử dụng rộng rãi trong các chất phụ gia kháng khuẩn, chất xúc tác, cao su, thuốc nhuộm, mực in, lớp phủ, thủy tinh, gốm áp điện, quang điện tử và các ứng dụng hóa chất hàng ngày, đồng thời có triển vọng lớn trong việc phát triển và sử dụng.
Tuy nhiên, do diện tích bề mặt riêng lớn và năng lượng bề mặt riêng cao, nano kẽm oxit có độ phân cực bề mặt mạnh, dễ tự kết tụ và khó phân tán đều trong môi trường hữu cơ, làm hạn chế đáng kể hiệu ứng nano của nó. Do đó, việc phân tán và biến tính bề mặt bột nano kẽm oxit là những xử lý thiết yếu trước khi vật liệu nano có thể được ứng dụng trong nền.
1. Biến tính chất hoạt động bề mặt
Biến tính chất hoạt động bề mặt liên quan đến tương tác tĩnh điện của các chất hoạt động bề mặt để tạo thành một lớp phủ hữu cơ trên bề mặt vật liệu nano, từ đó cải thiện khả năng tương thích của chúng với nền hữu cơ.
Mặc dù biến tính chất hoạt động bề mặt là một quá trình đơn giản, nhưng hiệu quả của nó thường kém, khiến việc tạo ra một lớp phủ ổn định và bền vững trên bề mặt vật liệu nano trở nên khó khăn.
2. Biến tính cơ hóa
Biến tính cơ hóa sử dụng lực cơ học để thay đổi các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu nano, do đó tăng cường ái lực và khả năng phản ứng của chúng với các chất khác.
Tuy nhiên, biến tính cơ hóa thường mất nhiều thời gian và thường cho kết quả kém đối với vật liệu nano.
3. Biến tính năng lượng cao
Biến tính năng lượng cao bao gồm quá trình trùng hợp các monome hợp chất hữu cơ bằng phương pháp xử lý plasma hoặc bức xạ, sau đó phủ lên bề mặt vật liệu nano.
Biến tính năng lượng cao thường đạt được kết quả tốt hơn hai phương pháp trước, nhưng nó có những nhược điểm như tiêu thụ năng lượng cao và khó khăn về mặt kỹ thuật.
4. Biến tính este hóa
Este hóa là một phương pháp biến tính bề mặt sử dụng các nhóm axit cacboxylic trong các chất biến tính như axit béo bậc cao hoặc axit hữu cơ không bão hòa để phản ứng với các nhóm hydroxyl trên bề mặt vật liệu nano để đạt được quá trình este hóa.
Phương pháp este hóa đơn giản, nhưng hiệu quả biến tính của nó kém và thường cần được sử dụng kết hợp với tác nhân liên kết.
5. Ghép polyme
Ghép polyme bao gồm việc đầu tiên ghép một monome polyme lên bề mặt vật liệu nano, sau đó bắt đầu phản ứng trùng hợp để kéo dài chuỗi cacbon, và cuối cùng cho phép polyme phủ lên toàn bộ vật liệu nano.
Phương pháp ghép polyme vận hành phức tạp, và hiệu quả biến tính bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, khiến việc ứng dụng rộng rãi trở nên khó khăn.
6. Biến tính bằng tác nhân liên kết
Tác nhân liên kết dựa trên nguyên tố silic hoặc kim loại, với hai nhóm khác nhau ở mỗi bên có thể liên kết với các nền vô cơ và hữu cơ. Ba thành phần này hoạt động cùng nhau để đạt được sự biến tính hóa học của vật liệu nano. Nano kẽm oxit được biến tính bằng tác nhân liên kết silan APS. Cả nano kẽm oxit đã biến tính và chưa biến tính đều được phân tán trong etanol khan để chuẩn bị mực in sử dụng làm vật liệu lớp truyền điện tử trong pin quang điện. Hiệu suất của hai loại mực sau đó được so sánh. Kết quả cho thấy nano-kẽm oxit biến tính phân tán tốt hơn trong etanol khan và duy trì trạng thái kết tụ trong 12 tháng. Vật liệu lớp vận chuyển điện tử được chế tạo bằng tác nhân này cho thấy hiệu suất truyền điện tử cao hơn và có thể đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất thiết bị ở độ dày mỏng hơn.
Nano-kẽm oxit được biến tính hóa học bằng cách sử dụng tác nhân liên kết silan mang nhóm chức glycyloxy và amino. Cả nano-kẽm oxit biến tính và chưa biến tính đều được đưa vào lớp phủ epoxy để thử nghiệm khả năng chịu thời tiết. Kết quả cho thấy lớp phủ epoxy chứa nano-kẽm oxit biến tính bằng tác nhân liên kết glycyloxy silan cho thấy sự thay đổi nhỏ hơn đáng kể về góc tiếp xúc, màu sắc và nhóm carbonyl sau 450 giờ phong hóa tăng tốc, chứng tỏ khả năng chịu thời tiết được cải thiện đáng kể so với lớp phủ epoxy chứa nano-kẽm oxit chưa biến tính.
Phương pháp sử dụng tác nhân liên kết là phương pháp biến tính hứa hẹn nhất do quy trình đơn giản, hiệu quả biến tính tốt và chi phí thấp.
So sánh các phương pháp biến đổi bề mặt khác nhau được đề cập ở trên và xem xét cả hiệu quả biến đổi và độ khó, có thể thấy rằng phương pháp este hóa và phương pháp tác nhân liên kết phù hợp hơn để biến đổi bề mặt của vật liệu nano.
Nhôm oxit nung đã trở thành một hỗ trợ quan trọng cho sự phát triển của ngành công nghiệp gốm sứ
Nhôm oxit nung, một vật liệu vô cơ phi kim loại được làm từ nhôm oxit công nghiệp nung ở nhiệt độ cao, sở hữu nhiều đặc tính đáng chú ý. Thứ nhất, độ cứng cao là một trong những đặc điểm nổi bật của nhôm oxit. Độ cứng Mohs của nhôm oxit đạt mức 9, chỉ đứng sau kim cương. Điều này làm cho các sản phẩm gốm sứ làm từ nhôm oxit có khả năng chống mài mòn đặc biệt, duy trì vẻ ngoài đẹp mắt và độ ổn định cấu trúc trong thời gian dài sử dụng. Thứ hai, nhôm oxit nung có khả năng chịu nhiệt độ cao tuyệt vời, có thể chịu được nhiệt độ lên đến hàng nghìn độ C mà không bị biến dạng hay hư hỏng, một đặc tính khiến nhôm oxit nung đặc biệt hữu ích trong lĩnh vực gốm sứ chịu nhiệt độ cao. Hơn nữa, nhôm oxit nung có độ ổn định hóa học tuyệt vời và không dễ bị phản ứng hóa học với các chất khác, đảm bảo hiệu suất ổn định của các sản phẩm gốm sứ.
Các chức năng chính của nhôm oxit nung trong men
Do độ tinh khiết cao, độ cứng cao và độ ổn định hóa học tuyệt vời, nhôm oxit nung được sử dụng rộng rãi trong men, đặc biệt là gốm sứ gia dụng, gốm sứ kiến trúc và gốm sứ đặc biệt. Trong ứng dụng thực tế, nó không chỉ cải thiện đáng kể độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt men, giảm thiểu hiệu quả trầy xước và mài mòn trong quá trình sử dụng, từ đó kéo dài tuổi thọ của sản phẩm gốm sứ; mà còn tăng cường độ ổn định hóa học của men, giảm nguy cơ ăn mòn axit và kiềm, đồng thời cải thiện khả năng chống bám bẩn và độ bền của sản phẩm. Hơn nữa, việc bổ sung alumina nung thích hợp có thể điều chỉnh nhiệt độ nóng chảy và độ nhớt của men, cải thiện độ lưu động, tránh các khuyết tật như lỗ kim và co ngót men, mang lại bề mặt men mịn màng và đồng đều hơn. Hơn nữa, các đặc tính quang học độc đáo của nó có thể giúp kiểm soát độ bóng của men, tạo thêm kết cấu tinh tế cho men mờ và tăng cường độ đồng đều của độ bóng của men bóng, đáp ứng các yêu cầu thiết kế của nhiều sản phẩm gốm sứ khác nhau.
Trong ứng dụng bột màu, alumina nung có thể cung cấp chất mang ổn định cho các bột màu oxit kim loại (như oxit sắt và oxit coban), ức chế sự bay hơi hoặc khuếch tán của bột màu ở nhiệt độ cao, và ngăn ngừa men bị nở và phai màu. Đặc biệt trong men nhiệt độ cao, nó có thể khóa chặt nồng độ màu và độ đồng nhất tông màu, giúp đạt được hiệu ứng trang trí gốm sứ phong phú và lâu dài. Đây là hỗ trợ quan trọng để thúc đẩy sự phát triển của men màu gốm sứ hướng tới hiệu suất cao và độ ổn định cao.
Cơ chế hoạt động của oxit đất hiếm trong vật liệu chịu lửa magie-canxi
Tính chất của một nguyên tố quyết định hiệu suất của nó, và các nguyên tố đất hiếm cũng không ngoại lệ. Hiệu suất của chúng liên quan chặt chẽ đến tính chất của chúng. Các yếu tố chính quyết định tính chất vật lý của chúng (như độ cứng, cấu trúc tinh thể và điểm nóng chảy) là bán kính nguyên tử và ion của chúng. Kim loại đất hiếm có điểm nóng chảy cao và tăng theo số hiệu nguyên tử, mặc dù xu hướng này không nhất quán. Các nguyên tố đất hiếm thường mất electron orbital s và d ngoài cùng, tạo thành trạng thái hóa trị +3, do đó tạo thành oxit đất hiếm. Trạng thái hóa trị +3 này là trạng thái oxy hóa đặc trưng của các nguyên tố đất hiếm. Oxit đất hiếm có điểm nóng chảy trên 2000°C và không bay hơi. Chúng là chất bán dẫn dẫn điện hỗn hợp với cả độ dẫn điện tử và ion. Độ dẫn điện tử đề cập đến sự dẫn điện của electron và lỗ trống, trong khi độ dẫn ion đề cập đến sự chuyển động của các ion oxy trong các lỗ trống oxy, về cơ bản là sự dẫn ion oxy.
Ngoài việc sử dụng trực tiếp các nguyên tố đất hiếm làm thành phần nền hoặc trung tâm chức năng dựa trên các tính chất quang học và từ tính của electron 4f, các tính chất hóa học của chúng, chẳng hạn như khả năng phản ứng hóa học và bán kính ion lớn, cũng có thể được tận dụng để sửa đổi cấu trúc vi mô của vật liệu, từ đó cải thiện hiệu suất của nó. Gốm bán dẫn chức năng pha tạp đất hiếm là một ví dụ điển hình. Việc bổ sung oxit đất hiếm vào vật liệu chịu lửa không chỉ tăng cường và cải thiện độ bền và độ dẻo dai vốn có của vật liệu mà còn giảm nhiệt độ thiêu kết và chi phí sản xuất.
Do không độc hại, hiệu suất cao và các tính chất vật lý và hóa học độc đáo, các hợp chất đất hiếm ngày càng được sử dụng trong nhiều ứng dụng, từ các ứng dụng chính trong luyện kim, kỹ thuật hóa học và gốm sứ đến các ứng dụng tiên tiến trong vật liệu composite hiệu suất cao như lưu trữ hydro và phát quang. Nghiên cứu về ứng dụng oxit đất hiếm trong vật liệu gốm sứ đã thu hút sự chú ý rộng rãi. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung oxit đất hiếm cải thiện đáng kể hiệu suất của vật liệu gốm sứ, đảm bảo chất lượng và hiệu suất của chúng cho các ứng dụng đa dạng. Hơn nữa, oxit đất hiếm, dưới dạng chất trợ dung, có thể thúc đẩy quá trình thiêu kết, cải thiện cấu trúc vi mô của gốm, đồng thời cung cấp khả năng pha tạp và biến tính.
Oxit đất hiếm, dưới dạng chất phụ gia, cải thiện các tính chất của vật liệu chịu lửa, chứng minh những lợi ích độc đáo và đáng kể của chúng trong việc nâng cao hiệu suất và mang lại các chức năng mới. Việc bổ sung một lượng nhỏ oxit đất hiếm làm tăng mật độ của vật liệu chịu lửa magie-canxi, cải thiện mật độ và khả năng chống ăn mòn của chúng.
Oxit đất hiếm được sử dụng làm chất phụ gia trong vật liệu chịu lửa magie-canxi để cải thiện khả năng thiêu kết, độ nén, cấu trúc vi mô, thành phần pha tinh thể, độ bền uốn ở nhiệt độ phòng và độ dai nứt gãy, do đó đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất thị trường đối với vật liệu chịu lửa magie-canxi. Có ba cơ chế chính để bổ sung oxit đất hiếm vào vật liệu chịu lửa magie-canxi. (1) Phụ gia làm chất trợ dung có thể thúc đẩy quá trình thiêu kết. Nhiệt độ thiêu kết của vật liệu chịu lửa magie-canxi thường cao, và có nhiều yếu tố không thuận lợi cho quá trình nén chặt trong quá trình thiêu kết. Việc bổ sung oxit đất hiếm có thể giải quyết vấn đề này. Do tính chất độc đáo của oxit đất hiếm, việc thêm oxit đất hiếm vào vật liệu chịu lửa có thể làm thay đổi cấu trúc bên trong của chúng, do đó thúc đẩy quá trình thiêu kết vật liệu chịu lửa magie-canxi. (2) Oxit đất hiếm có thể cải thiện cấu trúc vi mô của vật liệu chịu lửa magie-canxi. Việc bổ sung oxit đất hiếm có thể cải thiện cấu trúc vi mô bên trong của vật liệu chịu lửa. Điều này làm giảm tốc độ di chuyển ranh giới hạt, ức chế sự phát triển của hạt và có lợi cho việc hình thành cấu trúc đặc. (3) Biến tính pha tạp oxit đất hiếm. Việc pha tạp oxit đất hiếm trong quá trình chuẩn bị vật liệu chịu lửa sẽ làm thay đổi dạng tinh thể của mẫu, do đó làm thay đổi thể tích của nó. Sự thay đổi này có thể cải thiện đáng kể khả năng chống uốn và độ dai của nó. Nghiên cứu về việc thêm chất phụ gia để cải thiện và tối ưu hóa các tính chất liên quan của vật liệu trong quá trình chuẩn bị vật liệu chịu lửa luôn thu hút sự chú ý của mọi người. Trong nghiên cứu hiện nay, trọng tâm chính là vấn đề nguyên liệu cát magie canxi khó thiêu kết và dễ ngậm nước. Các chất phụ gia chính bao gồm ZrO2, Fe2O3, Al2O3, oxit đất hiếm, v.v.
Ứng dụng của bari sunfat trong 10 ngành công nghiệp
Bari sunfat là một thuật ngữ xa lạ với hầu hết mọi người, và ngay cả những người không quen thuộc với hóa học cũng có thể coi nó là một hóa chất nguy hiểm. Tuy nhiên, bari sunfat hiện diện khắp nơi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, thường xuất hiện dưới dạng các sản phẩm chế tạo. Ví dụ, hầu hết các sản phẩm nhựa trong nhà, máy điều hòa không khí, phụ tùng ô tô bằng nhựa, túi siêu thị, sơn, lớp phủ và thủy tinh đều có thể chứa bari sunfat.
Ứng dụng của bari sunfat trong mười ngành công nghiệp chính
1. Công nghiệp Dầu khí: Bột barit cỡ 200 mesh và 325 mesh dùng làm phụ gia bùn khoan dầu khí.
2. Công nghiệp Hóa chất: Các nhà máy muối barit sử dụng barit làm nguyên liệu thô để sản xuất lithopone, bari sunfat kết tủa và bari cacbonat.
3. Công nghiệp Sơn và Lớp phủ: Barit có thể được sử dụng làm chất độn trong sơn và lớp phủ, thay thế các nguyên liệu thô đắt tiền hơn như bari sunfat kết tủa, lithopone, titan dioxit và silica hoạt tính. Barit thích hợp để kiểm soát độ nhớt của sơn và đạt được màu sắc tươi sáng và ổn định.
4. Ngành công nghiệp nhựa: Barit có thể được sử dụng làm chất độn trong nguyên liệu nhựa ABS, tạo độ bóng sáng đồng thời cải thiện độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn.
5. Ngành công nghiệp cao su: Bột Barit với kích thước mắt lưới dưới 500 có thể được sử dụng rộng rãi làm chất độn trong các sản phẩm cao su, giúp giảm chi phí đồng thời cải thiện độ cứng, khả năng chống axit, kiềm và chống nước. Nó cũng là chất gia cường tuyệt vời cho cao su tự nhiên và tổng hợp.
6. Ngành công nghiệp giấy: Bột Barit siêu mịn có thể được sử dụng làm chất độn và chất độn phủ trong bảng trắng và giấy tráng phủ để tăng độ trắng và độ phủ bề mặt. Thông số kỹ thuật sản phẩm: 325 mesh, 400 mesh, 600 mesh, 800 mesh, 1250 mesh, 1500 mesh, 2000 mesh, 2500 mesh, 3000 mesh, 4000 mesh, 5000 mesh, 6000 mesh.
7. Công nghiệp Xi măng
Việc bổ sung khoáng hóa hỗn hợp barit và fluorit vào sản xuất xi măng có thể làm tăng độ trắng và cường độ của xi măng. Nó có thể được sử dụng để sản xuất xi măng bari, vữa bari và bê tông bari, có thể được sử dụng trong các tòa nhà cần bảo vệ khỏi tia X.
8. Công nghiệp Thủy tinh
Nó có thể được sử dụng như một chất khử oxy, chất làm trong và chất trợ dung để tăng độ ổn định quang học, độ bóng và cường độ của thủy tinh.
9. Công nghiệp Xây dựng
Nó có thể được sử dụng làm cốt liệu bê tông, vật liệu lát đường, gia cố các đường ống chôn ngầm ở các khu vực đầm lầy và thay thế cho tấm chì trong việc che chắn tại các cơ sở hạt nhân, nhà máy điện nguyên tử và phòng thí nghiệm tia X, giúp kéo dài tuổi thọ của mặt đường.
10. Công nghiệp Gốm sứ
Bột bari cũng có thể được sử dụng làm chất độn chất lượng cao trong gốm sứ và các ngành công nghiệp khác. Hiện nay, việc sử dụng bari sunfat trong ngành gốm sứ đang giảm dần, trong khi việc sử dụng bột wollastonite đang tăng lên.
Các ứng dụng trong mười ngành công nghiệp được đề cập ở trên đều rất quan trọng và thiết yếu đối với sinh kế của con người. Điều này chứng minh vai trò quan trọng và phạm vi ứng dụng rộng rãi của bari sunfat, một loại bột khoáng chất vô cơ không phải kim loại.