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上海矽諾國際貿易有限公司 2020-06-10 點擊1736次
超微粉體（又稱超細粉體），通常是指粒徑在1250 目（10μm）以下的粉體，又可分為微米粉體、亞微米粉體和納米粉體，當固形物質粉碎至微米甚至納米尺寸時，該粉體的物理、化學特性都發(fā)生極大的變化。超細粉體技術起源于二十世紀70 年代
中期，自80 年代成為各國研究的重點，國外對超細粉體技術非常重視，并先后建立了粉體研究機構，在我國自上世紀80、90 年代開始才逐步受到越來越多研究機構和行業(yè)重視[1]。目前，人們已將超細粉體的研究成果轉化到電子信息、化工、輕工、冶金、復合材料、核技術、生物醫(yī)學以及國防尖端技術等領域，大大推進了這些領域的發(fā)展[ 2]。
隨著超細粉體材料研究的深化，其地位在國民經濟各領域越來越重要，今后在各行業(yè)尤其是一些新興高科技領域，應用前景十分廣闊。
1 超細粉體的表征方法
超細粉體的表征是進行粉體分析研究和加工應用的基礎，包括粒度分析、比表面積的測定、化學成分及物理結構的表征和團聚體的表征等
1.1 超細粉體的粒度分析
顆粒粒度是指物料經過細分散后尺寸的狀態(tài)[3]，可以用于超細粉體粒度分析的主要方法有：激光衍射散射法、沉降法、電阻法和電鏡法。
1.1.1 激光衍射散射法激光衍射散射法[ 4 ]中應用最多的是激光衍射粒度儀，該儀器在假定粉體顆粒為球形、單分散條件基礎上，利用光的散射現象測量顆粒大小，顆粒尺寸越大，散射角越??；顆粒尺寸越小，散射角越大。其優(yōu)點是：測量范圍廣（0.5
~300μm）、結果精確度高、測量時間短、操作方便、能得到樣品體積的分布。缺點是：對于檢測器的要求高、不同儀器檢測結果對比性差、分辨率較低、不適于測量粒度分布范圍很窄的樣品。
1.1.2 沉降法沉降法在油漆和陶瓷行業(yè)是一個傳統(tǒng)的測量方法，測量范圍一般為44μm以上[ 5 ]；用于沉降法的儀器造價雖然較低，但與激光粒度儀相比，其測量時間長、速度慢，不利于重復分析，測量結果往往手操作手法及環(huán)境溫度影響，對于2μm以下的顆粒會因布朗運動導致測量結果偏小[ 6]。
1.1.3 電阻法又叫庫爾特法，適合于測量粒度均勻（即粒度分布范圍窄）的粉體樣品，也適用于測量水中稀少的固體顆粒的大小和個數，所測的粒徑為等效電阻徑，測試所用的介質通常是導電性能較好的生理鹽水[ 5]。與其他粒度測定方法相比，庫爾特法
分辨率最高，而且測量時間短、重復性和代表性較好、操作簡便誤差較??；缺點是：動態(tài)范圍較小、易被顆粒堵塞使測量中止、測量下限不夠小，一般測量下限為1μm。
1.1.4 電鏡法電鏡[ 7 ]主要分為掃描電鏡、透射電鏡、掃描隧道電鏡等。通過電鏡掃描，可以直觀的觀測到顆粒形狀信息，試驗過程中要求顆粒處于良好的分散狀態(tài)；要獲得準確的結果，需要大量的電鏡圖片進行統(tǒng)計[ 5 ]。
1.2 比表面積的測量方法
在材料細分散的制備中，由于顆粒尺寸越來越小，形成了越來越多顆粒表面，引起表面能的巨大變化，用比表面積的概念把顆粒表面積與顆粒尺寸聯系起來，即[ 8 ]：體積比表面積= 顆?？偙砻娣e/ 顆?？傮w積；質量比表面積= 顆?？偙砻娣e/ 顆粒總質量。
在實際應用中，粉體的比表面積可以通過浸濕熱法、吸附法以及透過法幾種方法來測量，采取哪種方法要根據測量要求和物料、設備等條件決定
1.3 化學成分和物理結構的表征方法
經典的化學分析方法分析準確，但是受限于化學穩(wěn)定性好的粉體材料。相比之下，儀器分析顯示出獨特的優(yōu)越性。掃描電子顯微鏡的優(yōu)點是景深大、圖像立體、放大倍數高、制樣簡單、樣品的電子損傷小，可直接探測樣品表面成分，對微區(qū)的化學成分進行分析。結合X 射線多晶衍射法所建立的物相分析，可彌補一般的化學分析、原子光譜分析都只能確定樣品中存在哪些元素，而不能確定這些元素組成了哪些物相的問題。
1.4 團聚態(tài)的表征
團聚體的性質可分為團聚體的尺寸、形狀、分布、含量；團聚體的氣孔率、氣孔尺寸及分布；團聚體的密度、內部顯微結構、強度；團聚體內一次顆粒之間的鍵合性質等[ 3 ]。目前常用的團聚體表征方法主要有顯微結構觀察法、素胚密度- 壓力法以及壓
汞法等[ 8 ]。
2 超細粉體的應用進展
超細粉體材料經過近幾十年的發(fā)展，其應用已經滲透到各行各業(yè)中，如電子信息、輕工、化工、軍事、中醫(yī)藥、農業(yè)及食品等。
2.1 在電子信息行業(yè)中的應用
在電子信息行業(yè)中，超細粉主要用于制備磁記錄材料、電子漿料以及電子陶瓷材料。采用超細粉體制備的磁記錄材料具有穩(wěn)定性
好、圖像清晰、信噪比高、失真小等優(yōu)點[ 9 ]。在磁記錄元件的涂層中用LaF3 超細粉作為固體潤滑劑，可使涂層及磁頭壽命大幅提高[ 10 ]。用于導電漿的導電性粉末有Au、Pt、Pd、Ag、Cu、Ni 等；用于介電漿的粉末有BaTiO3、TiO2 等；用于電阻漿的粉末有RuO2、MoO3、LaB6、C 等[ 2 ]。我國自行生產的電子漿料遠不能滿足要求，每年要依靠一定數量進口電子漿料，
電子漿料是未來超細粉重要的應用之一。在電子陶瓷材料方面，通常是以BaTiO3 或鈦酸鍶鋇為主要成分，添加其他微量元素，具有優(yōu)良的光、電、磁性能，廣泛用于電容器、電光器件、鐵電存儲器等電子元件的制備。
2.2 在軍事工業(yè)中的應用
在軍事工業(yè)中，超細粉體由于表面積增大，活性增強，各種反應易于進行，而且反應充分，因此，采用超細燃料加入火箭推進劑中，可以大大提高推進劑的燃燒速率，改善藥體的力學性能，從而提高火箭發(fā)動機的命中精度和威力，對實現國防現代化極為重要[ 11 ]。
2.3 在輕工、化工中的應用
由氮化硅超細粉為原料制造的復合材料材，抗裂系數、抗折強度、耐壓強度和硬度都都較好，在各工業(yè)行業(yè)中制造滑動軸承、滾動軸承用滾珠、俄羅斯產離心泵用端部密封件、切削工具、耐磨噴嘴、透平的葉片及耐火制品等[ 12 ]。
采用TiO2 超細粉制成的超細薄膜光電性能好，用于新型太陽能電池，不僅能滿足薄膜電極要有一定的厚度、大面積平整度好以及粗糙度因子高等要求，而且所需實驗設備簡單，操作方便，具有較高的實用價值[ 13, 14 ]。
隨著化學工業(yè)對環(huán)保意識的提高，超細粉體材料用作廢氣、廢水處理將成為未來環(huán)境保護發(fā)展的趨勢。
2.4 在中醫(yī)藥行業(yè)中的應用
超細粉體中藥制劑優(yōu)勢在于，有利于提高藥物的生物利用率，如一些貴重的中藥材人參、鹿茸等；提高藥效減少用藥量、節(jié)約資源以及改善口感等[15,16]。對羚羊角、六味地黃丸、人參、紅參、西洋參、三七等的超細粉研究表明浸出量明顯優(yōu)于其傳統(tǒng)飲片化，但微粉化使沉香的揮發(fā)性成分損失較重，說明對于不同藥材的粉碎粒度，應該視藥材的性質而定，而且超細粉體技術與普通粉碎技術在提取時間、提取方法、顯微鑒別等方面均有差異[ 15, 17-19 ]。目前，對微粉化的單味藥及復方的藥理研究不夠深入，很少進行統(tǒng)計學比較，而且微粉化對藥物毒理作用的影響尚未進行研究，粒徑與劑量、療效之間的關系及其安全性的考察亟待研究[ 20 ]。
2.5 在農業(yè)及食品工業(yè)中的應用
農藥原料加工成超細粉后，其均勻性、分散性得到改善，且超細粉體表面活性強，在農副產品和環(huán)境中分解的速率快，使農藥殘留量下降，最終減少了污染，給藥接觸面積大大減少農藥的使用量，比表面積大、吸附能力強、耐雨水沖刷，可以保持農藥的長效；果蔬超細粉可作為食品原料添加到糖果、糕點、果凍、果醬、冰淇淋、奶制品、方便食品等多種食品中，增加食品的營養(yǎng)，增進食品的色香味，改善食品的品質，增添食品的品種[ 2 ]。對造紙法再造煙葉中加入超細碳酸鈣，可以使再造煙葉抗張強度
降低，緊度降低，疏松度升高，厚度增大，同時降低造紙能耗，節(jié)約成本[ 21 ]。
超細粉體技術用于低檔茶葉，可擴大茶葉資源的利用范圍，改善食用品質；增進生物體對功能成分的吸收；提高功能成分活性和生物利用度，同時降低功能性物質在食品中的用量；優(yōu)良的固香性、分散性和溶解性可充分保證原料成分的完整性。
3 超細粉體應用前景展望
目前，超細粉體技術尚處于起步階段，在優(yōu)勢突出的同時也存在一些有待解決的問題，在行業(yè)起步晚、起點低的情況下，國內超細粉體加工技術、產品質量及理論研究等與先進國家相比尚有一定的差距。隨著研究的深化及拓展，未來超細粉體要達到規(guī)?；a業(yè)化生產，與新材料科學、醫(yī)學、化工、軍工、電子、航天等領域的交融使得其應用具有廣闊的前景。