納米粉體總是“抱團(tuán)取暖”？6大絕招破解團(tuán)聚難題，讓納米材料真正“單兵作戰(zhàn)”
納米材料具有獨特的力學(xué)、光、熱、電、磁、吸附、氣敏等性質(zhì)，在傳統(tǒng)材料中加入納米粉體將大大改善其性能或帶來意想不到的性質(zhì)。但是在實際應(yīng)用過程中，由于納米粒子粒徑小，表面活性高，使其易發(fā)生團(tuán)聚而形成尺寸較大的團(tuán)聚體，嚴(yán)重地阻礙了納米粉體的應(yīng)用。范德華力作用：
公式：
（C為材料相關(guān)常數(shù)，r為顆粒間距）影響：粒徑<100 nm時，范德華力主導(dǎo)團(tuán)聚，需通過表面改性或外力分散抵消。表面化學(xué)作用：
羥基（-OH）吸附：金屬氧化物（如TiO?、SiO?）表面羥基形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)。
靜電引力：Zeta電位絕對值<30 mV時發(fā)生團(tuán)聚（DLVO理論）。
工藝因素：
干燥過程中毛細(xì)管力導(dǎo)致顆粒聚集；
濕法研磨后溶劑揮發(fā)不徹底，殘留液相引發(fā)二次團(tuán)聚。
解決納米粉體的團(tuán)聚問題，需要采用一定的手段將納米粉體均勻分散開。納米粉體的分散方法主要有物理分散、化學(xué)法分散和分散體系穩(wěn)定性控制。物理分散是通過超微粉碎及其它強(qiáng)烈機(jī)械力作用的過程有目的的對粉體表面進(jìn)行激活，在一定程度上改變顆粒表面的晶體結(jié)構(gòu)（表面無定形化）、溶解性能、化學(xué)吸附和反應(yīng)活性（增加表面的活性點或活性從點）等。
1. 超聲分散
設(shè)備參數(shù)：
頻率選擇：20 kHz（破碎大團(tuán)聚體）至1 MHz（精細(xì)分散）；功率密度：0.5–2 W/mL，處理時間10–60分鐘（需控溫<50℃）。脈沖模式（工作5s，暫停2s）減少熱效應(yīng)；添加分散劑（如0.1% SDS）協(xié)同作用。2. 機(jī)械球磨
轉(zhuǎn)速：臨界轉(zhuǎn)速的65–80%（臨界轉(zhuǎn)速 Nc=42.3/D，D為磨筒直徑，單位：米）；球料比：3:1–10:1（根據(jù)材料硬度調(diào)整）；時間：1–10小時，需每30分鐘檢測粒徑（避免過粉碎）。3.噴霧干燥
入口溫度：150–250℃（依溶劑沸點調(diào)整）；進(jìn)料速率：5–20 mL/min（確保液滴瞬時干燥）。缺陷控制：溫度過高導(dǎo)致燒結(jié)團(tuán)聚，需同步惰性氣體保護(hù)（N?/Ar）。
表面化學(xué)改性通過表面改性劑與顆粒表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而使表面改性劑覆蓋粒子表面，改變納米粉體顆粒表面結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，達(dá)到表面改性的目的。表面化學(xué)改性方法除利用表面官能團(tuán)外，還利用游離基反應(yīng)，鰲合反應(yīng)，溶膠吸附和偶聯(lián)劑。納米粒子比表面積大，表面鍵態(tài)，電子態(tài)不同于粒子內(nèi)部，配位不全導(dǎo)致懸掛鍵大量存在，這就為采用化學(xué)反應(yīng)對納米粒子表面改性提供了有利條件。納米粉體材料的表面化學(xué)改性受到諸多因素的影響。主要有：納米粉體顆粒表面的性質(zhì)影響；表面改性劑的種類、用量及使用方法的影響；工藝設(shè)備及操作條件的影響等。
2. 聚合物包覆
包理處理改性也稱涂覆和涂層，是利用無機(jī)物或有機(jī)物，主要表面活性劑，水溶性或油溶性高分子化合物及脂肪酸皂等粉體表面進(jìn)行包覆以達(dá)到改性的方法。如包括利用吸附、附著及簡單化學(xué)反應(yīng)或沉淀現(xiàn)象進(jìn)行包膜。
3. 沉淀反應(yīng)改性
利用化學(xué)反應(yīng)并將其生成物沉淀在被改性粉體的表面，使形成一層或多層“改性層”的方法，以改變納米粉體材料的表面特性，使其達(dá)到所需的使用要求，這是濕法改性的主要方法。1.空間位阻劑：
推薦試劑：羥丙基甲基纖維素（HPMC）、聚乙二醇（PEG）；濃度范圍：0.1–1 wt%，分子量>10 kDa。2.流變學(xué)調(diào)控：
高黏度介質(zhì)（如甘油）抑制布朗運(yùn)動，減少碰撞團(tuán)聚；觸變性流體設(shè)計：添加0.5%氣相SiO?（Aerosil 200）。3.儲存條件：
溫度：4–25℃（避免冷凍導(dǎo)致相分離）；防靜電：儲存容器接地，或添加0.01%抗靜電劑（如炭黑）。納米材料的應(yīng)用效能與其分散狀態(tài)呈強(qiáng)相關(guān)性。當(dāng)前研究與實踐表明，納米粉體的團(tuán)聚現(xiàn)象已成為制約其廣泛應(yīng)用的主要瓶頸。在材料功能化進(jìn)程中，粉體顆粒的均勻分散直接決定了改性后復(fù)合體系的性能提升幅度，而表面改性技術(shù)通過調(diào)控納米顆粒與基體的界面兼容性，為突破這一瓶頸提供了關(guān)鍵解決方案。因此，納米粉體的分散與表面改性技術(shù)已成為突破該領(lǐng)域瓶頸的核心關(guān)鍵，其技術(shù)成熟度將直接影響納米材料功能化開發(fā)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
作為先進(jìn)粉體材料的創(chuàng)新驅(qū)動型企業(yè)，研倍新材料專注于各種納米合金粉、高性能陶瓷粉及多組元高熵合金粉的研發(fā)與生產(chǎn)，致力于為航空航天、新能源、電子器件、增材制造等前沿領(lǐng)域提供定制化材料解決方案。依托自主研發(fā)的等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化（PREP）、氣霧化分級控制等核心技術(shù)，我們實現(xiàn)納米級粒徑精準(zhǔn)調(diào)控（50-500nm），確保粉體具備超高球形度、低氧含量與窄粒度分布特性，完美適配激光選區(qū)熔化（SLM）、電子束熔融（EBM）等精密成型工藝需求。誠邀各行業(yè)伙伴共拓高端制造新藍(lán)海。
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