Skip to main content
amixon GmbHamixon GmbH

Technologia cząstek stałych

W przeciwieństwie do inżynierii mechanicznej, nie są to pojedyncze elementy - z jednostką miary milimetr = 10-3 m, ale raczej heterogeniczne układy cząstek.

 

Załóżmy, że wypaliliśmy w piecu 100 kg ceramicznego korpusu barwnego. Następnie zmielimy tę masę w młynku lub młynie pneumatycznym. Po procesie kruszenia można założyć, że każda cząstka z tej 100-kilogramowej partii wygląda nieco inaczej niż pozostałe. Pod tym względem charakterystyczne cechy kolektywu cząstek można określić jedynie za pomocą metod statystycznych.

W technologii masowych ciał stałych typową miarą długości opisującą cząstkę jest mikrometr: 1 µm =10-6 m. Typowe średnice cząstek materiału sypkiego mogą wynosić na przykład 0,1 µm lub kilka 100 µm.

Jednak cząstki materiału sypkiego mogą być również znacznie mniejsze. Są one następnie określane jako nanocząstki. Średnica ich cząstek wynosi tysięczne części mikrometra. Jednostką miary jest wówczas nanometr: 1 nm = 1/1000 mikrometra = 10-9 m.

Proszki w nanoskali mają bardzo duże powierzchnie. Może to sprzyjać procesom dyfuzji. Może Cię to również zainteresować. "Zmiana właściwości substancji poprzez dyfuzję".

 

Metoda "oddolna" lub "odgórna"

W przeciwieństwie do opisanego powyżej rozdrabniania cząstek (znanego również jako metoda "top-down"), produkty nanodyspersyjne mogą być również wytwarzane przy użyciu metody "bottom-up".

Cząsteczki są wytwarzane w roztworze przez wytrącanie chemiczne. Inny mokry proces działa elektrochemicznie, gdy prąd elektryczny przepływa w odpowiednim roztworze, a cząstki stałe są oddzielane.

Nanocząstki mogą powstawać z fazy gazowej poprzez odparowanie metali lub pirolizę.

Niektóre organiczne nanocząsteczki mogą być na przykład wydalane przez mikroorganizmy.

 

 

Charakterystyczne właściwości sypkich ciał stałych

 

Charakterystyczne właściwości sypkich ciał stałych mogą być Średnica cząstek, rozkład wielkości cząstek, kształt cząstek, kulistość cząstek, gęstość upakowania, gęstość nasypowa, zachowanie adhezyjne i kohezyjne, zachowanie spiekania, twardnienie w czasie, zachowanie przepływu, miejsca przepływu i granice przepływu, zawartość wilgoci, mieszalność, tendencja do segregacji, twardość cząstek, tendencja do aglomeracji, tonięcie i dyspergowalność w mediach gazowych lub ciekłych, powinowactwo do mediów ciekłych lub gazowych, rozpuszczalność, tendencja do absorpcji, porowatość, powierzchnia właściwa, zdolność zatrzymywania powietrza, ładowanie elektrostatyczne, tendencja do pylenia i wiele innych.

 

Pyły nan oskalowe są nieszkodliwe dla zdrowia i nie powinny być wdychane. Nie można jednak wykluczyć ich obecności. Powstają one w wyniku erupcji wulkanicznych, w gazach spalinowych lub w wyniku ścierania opon i hamulców.

Jeśli materiał sypki jest bardzo drobno zmielony lub rozpylony, powierzchnia ciała stałego wzrasta wykładniczo.

 

Jeśli materiały masowe są przekształcane do stanu nanodrobnoziarnistości, ich aktywność chemiczna wzrasta. Ponadto właściwości chemiczne i fizyczne mogą ulec znacznym zmianom. Materiały ceramiczne stworzone na przykład z nanocząstek mogą być równie plastyczne jak materiały metaliczne.

Powierzchnia proszku zwiększa się z każdym podziałem cząstek. Powierzchnia rośnie wykładniczo. Materiał sypki zmienia swoje właściwości płynięcia. Staje się on coraz bardziej lepki. Przypomina bardzo lepką pastę (materiały ceramiczne). Jednak w stanie nanocząsteczkowym proszek może również mieć zwiększoną "zdolność zatrzymywania powietrza" i fluidyzować (sadza przemysłowa z pirolizy). Oba zjawiska komplikują obsługę nanocząsteczkowych materiałów sypkich.

Jednak ich wyjątkowo duża powierzchnia właściwa czyni je również interesującymi, np. jako katalizatory w chemii. Są silnymi pochłaniaczami światła i mogą być stosowane jako ochrona przed promieniowaniem UV w kremach do opalania i farbach emulsyjnych. Nanotechnologia jest również wykorzystywana w technologii medycznej i w produkcji półprzewodników. Nanocząsteczki powstają również naturalnie podczas spalania towarów. Na przykład są one celowo generowane w celu wytworzenia sadzy jako czarnego pigmentu (piroliza). Więcej informacji na temat aglomeracji, w tym nanocząstek, można znaleźć tutaj.

 

Obsługa bardzo drobnych cząstek może być niebezpieczna. Mieszalniki amixon® oferują wysoki stopień bezpieczeństwa. Są one stale gazoszczelne, a ich narzędzia mieszające obracają się przy stosunkowo niskich częstotliwościach. Tutaj znajdziesz więcej informacji na temat Atex i badania typu.

Terminy techniczne i definicje w normie DIN CEN ISO/TS 80004-4

Cytowany powyżej dokument - opublikowany w 2014 r. - stanowi tymczasowy wynik prac normalizacyjnych. Różni się on pod względem redakcyjnym od zwykłych dokumentów normalizacyjnych i dlatego nie został jeszcze opublikowany jako norma. (Beuth-Verlag)

Po pierwsze, zdefiniowano pięć przejawów materiałów nanostrukturalnych

1) proszki nanostrukturalne
2) Nanokompozyty
3) Stałe nanopianki
4) materiał nanoporowaty
5) płynne nanodyspersje.

Mieszalniki i reaktory amixon® są szczelne pod względem ciśnienia i próżni i mogą być podgrzewane do temperatury 350 °C.

Mieszalniki ciał stałych odgrywają ważną rolę, gdy przetwarzane mają być proszki lub zawiesiny w nanoskali. Muszą one być technicznie szczelne zgodnie z TA-Luft. Z reguły są one również zaprojektowane tak, aby były odporne na ciśnienie i próżnię. Jeśli części mające kontakt z produktem (narzędzia mieszające i komora mieszania) mogą być ogrzewane, mogą być również używane jako reaktor.

Bardzo drobne cząstki mają tendencję do tworzenia aglomeratów lub nawet agregatów. Siły adhezji międzycząsteczkowej są wtedy niezwykle wysokie w stosunku do siły grawitacji. Utrudnia to proces homogenizacji w mieszalniku. Deaglomeracja nanodrobnych cząstek jest trudna i wymaga użycia szybkich narzędzi. amixon® instaluje w mieszalniku szybkoobrotowe wirniki tnące, HighShearBlades lub stojany wirników. Utwardzone materiały, pancerze i powłoki zapobiegają zużyciu. Zapobiegają one również zanieczyszczeniu nanoproszków materiałem narzędzi dyspergujących.

Powrót

© Copyright by amixon GmbH