超细粉体概念与特性

液相法制备超细粉体的原理及特点一、超细粉体材料任何固态物质都有一定的形状，占有相应空间，即具有一定的大小尺寸。

我们通常所说的粉末或细颗粒，一般是指大小为1毫米以下的固态物质。

当固态颗粒的粒径在0.1μm一10μm之间时称为微细颗粒，或称为亚超细颗粒，空气中漂浮的尘埃，多数属于这个范围。

超细粉通常是指粒径为1 ~100nm的微粒子，其处于微观粒子和宏观物体之间的过渡状态。

由于极细的晶粒大量处于晶界和晶粒内，缺陷的中心原子以及其本身具有的量子体积效应、量子尺寸效应、表面效应，介电限域效应和宏观量子隧道效应，使超细粉体材料在光、电、磁等方面表现出其他材料所不具备的特性，是重要的高科技的结构和功能材料，因而受到极大的关注，目前在冶金、化工、轻工、电子、航天、医学和生物工程等领域有着广泛的应用。

目前，超细粉的研究主要有制备、微观结构、宏观性能和应用等四个方面，其中超细粉的制备技术是关键，因为制备工艺和过程控制对纳米微粒的微观结构和宏观性能具有重要的影响。

二、液相法制备的主要特征（1）可将各种反应的物质溶于液体中，可以精确控制各组分的含量，并实现了原子、分子水平的精确混合。

（2）容易添加微量有效成分，可制成多种成分的均一粉体。

（3）合成的粉体表面活性好。

（4）容易控制颗粒的形状和粒径。

（5）工业化生产成本较低。

（6）液相法可分为物理法和化学法三、超细粉体的液相制备方法制备纳米粉体的液相方法主要有液相沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。

（一）沉淀法沉淀法是在原料溶液中添加适当的沉淀剂，使得原料液中的阳离子形成各种形式的沉淀物，然后再经过虑、洗涤、干燥，有时还需加热分解等工艺过程制得纳米粉体的方法。

沉淀法具有设备简单、工艺过程易控制、易于商业化等优点，能制取数十纳米的超细粉。

沉淀法可分为共沉淀法、直接沉淀法、均匀沉淀法和水解法等。

1、共沉淀法在混合的金属盐溶液中加入合适的沉淀剂，由于解离的离子是以均一相存在于溶液中，经反应后可以得到各种成分具有均一相的沉淀，再进行热分解得到高纯超细粉体。

超细粉体负压螺旋脱气充填机理研究随着粉体技术的不断发展，超细粉体在各个领域的应用越来越广泛。

而超细粉体的负压螺旋脱气充填技术在粉体处理过程中起着至关重要的作用。

本文将从以下几个方面对超细粉体负压螺旋脱气充填机理进行深入研究。

一、超细粉体的特性超细粉体相较于普通粉体具有粒径小、比表面积大、形状复杂等特点。

这些特性使得超细粉体在储存、输送、充填等过程中容易产生堵塞、结块等问题，因此需要特殊的处理方法。

1. 粒径小超细粉体的平均粒径通常小于10微米，具有很高的比表面积。

由于粒径小，超细粉体在输送中容易产生堵塞，影响设备的正常运行。

2. 形状复杂超细粉体具有不规则的形状，容易发生堆积和聚集，导致充填不均匀。

3. 比表面积大超细粉体的比表面积很大，导致粉体表面的活跃性增强，易吸附水分和氧气，影响产品质量。

二、负压螺旋脱气充填技术负压螺旋脱气充填技术是一种利用螺旋输送机与真空泵相结合的充填方式。

通过对粉体进行负压处理，达到脱气和充填的目的。

该技术具有以下特点：1. 螺旋输送机螺旋输送机是将粉体沿着输送方向进行移动的装置，具有输送速度快、结构简单、操作可靠等特点。

在负压脱气充填过程中，螺旋输送机起着至关重要的作用。

2. 真空泵真空泵是将工作室内的气体抽出，形成负压的装置。

在负压螺旋脱气充填过程中，真空泵通过抽出工作室内的气体，降低了工作室内的压力，使粉体能够更加紧密地填充容器。

三、机理研究在超细粉体的负压螺旋脱气充填过程中，涉及到气体的脱除、粉体的充填等多个复杂的物理过程。

对负压螺旋脱气充填的机理进行深入研究，对于提高粉体充填的效率和质量具有重要意义。

1. 气体脱除在负压螺旋脱气充填过程中，真空泵将工作室内的气体抽出，降低了工作室内的压力，使得粉体中的气体被排出。

气体脱除是负压螺旋脱气充填过程的关键步骤，直接影响到充填效果。

2. 粉体充填在气体脱除之后，粉体通过螺旋输送机进行充填。

在充填过程中，需要考虑粉体的密实性、均匀性等因素，以确保充填效果达到要求。

超细粉体的过滤、洗涤与高分子精密微孔过滤技术宋显洪（上海东瓯微孔过滤研发中心）【摘要】本文叙述超细粉体液体过滤中若干问题，其中主要有关过滤精度、滤速等计算方法，最后简单介绍了可过滤洗涤的两种高分子精密微孔过滤机及气固精密过滤的有关数据。

【关键词】超细粉体，精密滤饼过滤，过滤精度超细粉体的制备改性、纯化等工艺过程中，往往要对粉体进行过滤与洗涤，过滤技术与装置的性能优劣，对产品质量、收率、成本等有重大影响。

超细粉体有微米级、亚微米级与纳米级三种超细粉体。

微米级范围很广，从1000微米至1微米，究竟微米级中那一粒度范围属于超细粉体，不同领域，不同学者往往有不同理解。

作者认为，制备超细粉体的目是利用粉体超“细”所具有的优异的表面特性，粒度超过一定数值，粉体表面的物理、化学等界面的优异性能就不明显。

10微米以上至100微米粉体，虽属于微米级粉体，不应看作超细粉体，更严格看，5微米以上就不应看作超细粉体。

作者更倾向于将3微米作为超细的分界线。

超细粉体的过滤与洗涤属于滤饼过滤。

当粉体粒度小于10微米，尤其小于5微米，属于难滤物料。

过滤这些小于5微米的微粒，过滤效率低，穿滤严重是普通存在的难题。

带有大量穿滤微粒的滤液如直接排放，不仅资源浪费（穿滤的是最细的，往往也是粉体中最贵重的），还对环境严重污染。

如采用长时间的回流过滤或者再串联一个过滤精度更高的过滤机，虽可回收一部份，甚至可绝大部份回收，但造成能源消耗大幅增加，设备投资成本也明显升高，这些状况都是与可持续发展要求相背离的。

作者从提高收率，节约资源与节省能源要求出发，简单叙述超细粉体的过滤中某些基本规律。

一、超细粉体的外在特性：欲正确解决超细粉体的过滤与洗涤，必须首先了解有关粉体外在特性的若干事项。

1、粉体的来源：天然矿产粉碎或人工化学制备，或从天然产品的半成品，再人工化学反应，制备所需粉体。

2、粉体颗粒的内孔隙：粉体颗粒内有无内孔隙，（可通过测定比表面积了解）。

超细粉体表面包覆技术讨论进展超细粉体通常是指粒径在微米级或纳米级的粒子。

和原大块常规材料相比具有更大比表面积、表面活性及更高的表面能，因而表现出优异的光、热、电、磁、催化等性能。

超细粉体作为一种功能材料近些年在得到人们的广泛讨论，并在国民经济进展各领域得到越来越广泛的应用。

然而由于超细粉体独有的小尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应所引起的团聚及分散问题使其失去了很多优异性能，严重制约了超细粉体的进一步进展及工业化应用。

因此，如何避开超细粉体的团聚失效已成为超细粉体进展应用所面临的难题。

通过对超细粉体进行肯定的表面包覆，使颗粒表面获得新的物理、化学及其他新的功能，从而大大改善了粒子的分散性及与其他物质的相容性。

表面包覆技术有效地解决了超细粉体团聚这一难题。

1超细粉体表面包覆机理超细粉体包覆技术所形成的核/壳结构是一种新型的复合结构，目前对于其形成机理，学者们的观点重要有静电相互作用、化学键合、过饱和度、吸附层媒介等。

2超细粉体的表面包覆技术目前关于超细粉体的表面包覆技术依据不同方式有几种分类方法。

如依照反应体系状态可分为固相包覆法、液相包覆法、气相包覆法；按壳层物质性质分为金属包覆法、无机包覆法和有机包覆法；依照包覆性质可分为物理包覆法和化学包覆法等等。

本文就固相、液相、气相包覆法的分类方式对超细粉体的表面包覆技术近年的讨论进展进行论述。

2.1固相包覆法2.1.1机械球磨法该方法是利用球磨过程中粒子之间的挤压、冲击、剪切、摩擦等机械应力作用，使被包覆颗粒表面激活吸附表面改性物质从而达到表面包覆目的。

该方法具有处理时间短、反应过程简单掌控、操作简单等优点；但仅适用于微米级粉体的表面包覆，且要求粉体具有单一分散性。

袁华堂、冯艳等采纳球磨的方法对四元非晶合金Mg0.99Ti0.06Zr0.04Ni进行了石墨表面包覆。

讨论表明，石墨对Mg0.99Ti0.06Zr0.04Ni的包覆使合金电极容量和循环寿命都有所提高，从而有效改善了Mg基贮氢合金的电化学性能。

一、实验目的1. 了解超细粉体的基本概念和制备方法；2. 掌握球磨法制备超细粉体的工艺参数；3. 分析超细粉体的粒度、比表面积等性能指标；4. 探讨超细粉体在不同领域的应用前景。

二、实验原理超细粉体是指粒径在纳米级（1~100nm）的粉体，具有高比表面积、高活性、易团聚等特点。

球磨法是制备超细粉体的常用方法，通过球磨机对原料进行长时间、高强度的研磨，使原料颗粒发生破碎、细化，最终形成超细粉体。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：金属氧化物、非金属氧化物等原料；2. 实验仪器：球磨机、激光粒度分析仪、比表面积分析仪、扫描电镜等。

四、实验步骤1. 原料准备：将金属氧化物、非金属氧化物等原料进行干燥、筛分，确保原料的纯度和粒度均匀。

2. 球磨工艺参数选择：根据实验要求，选择合适的球磨机型号和研磨介质。

通过实验，确定球磨速度、球磨时间、球料比等工艺参数。

3. 球磨实验：将干燥、筛分后的原料放入球磨机中，按照确定的球磨工艺参数进行球磨。

球磨过程中，定期取出样品，进行粒度、比表面积等性能指标检测。

4. 性能指标检测：采用激光粒度分析仪、比表面积分析仪等仪器对球磨后的超细粉体进行粒度、比表面积等性能指标检测。

5. 扫描电镜观察：采用扫描电镜对超细粉体的形貌、结构进行分析。

6. 结果分析：对实验数据进行统计分析，探讨球磨工艺参数对超细粉体性能的影响。

五、实验结果与分析1. 球磨工艺参数对超细粉体粒度的影响：实验结果表明，球磨速度、球磨时间、球料比对超细粉体粒度有显著影响。

球磨速度越高，球磨时间越长，球料比越大，超细粉体粒度越细。

2. 球磨工艺参数对超细粉体比表面积的影响：实验结果表明，球磨速度、球磨时间、球料比对超细粉体比表面积有显著影响。

球磨速度越高，球磨时间越长，球料比越大，超细粉体比表面积越大。

3. 扫描电镜观察结果：球磨后的超细粉体颗粒表面光滑，无明显的团聚现象，说明球磨工艺参数对超细粉体的形貌和结构有显著影响。

超细粉体材料第一节超细粉体材料任何固态物质都有一定的形状，占有相应空间，即具有一定的大小尺寸。

我们通常所说的粉末或细颗粒，一般是指大小为1毫米以下的固态物质。

当固态颗粒的粒径在0.1μm～10μm之间时称为微细颗粒，或称为亚超细颗粒，空气中漂浮的尘埃，多数属于这个范围。

而当粒径达到0.1μm以下时，则称为超细颗粒。

超细颗粒还可以再分为三档：即大、中、小超细颗粒。

粒仍较为困难，因此本节所述的超细粉体材料是指粒径在0.1μm～0.01μm之间的固体颗粒。

由此可见，我们所述的超细颗粒是介于大块物质和原子或分子间的中间物质态，是人工获得的数目较少的原子或分子所组成的，它保持了原有物质的化学性质，而处于亚稳态的原子或分子群，在热力学上是不稳定的。

所以对它们的研究和开发，是了解微观世界如何过渡到宏观世界的关键。

随着电子显微镜的高度发展，超细颗粒的存在及其大小、形状已经可以观察得非常的清楚。

超细颗粒与其一般粉末比较，现今已经发现了一系列奇特的性质，如熔点低、化学活性高、磁性强、热传导好、对电磁波的异常吸收等特性。

这些性质的变化主要是由于“表面效应”和“体积效应”所引起的。

尽管超细颗粒的有些特性和应用尚待进一步研究开发，上述的奇特性质已为其广泛应用开辟了美好的前景。

超细颗粒的粒径越细熔点降低越显著。

银块的熔点为900℃，其超细颗粒的熔点可降至100℃以下，可以溶于热水。

金块的熔点为1064℃，而粒温度下对金属、合金或化合物的粉末进行烧结，制得各种机械部件，不仅节省能耗，降低制造工艺的难度，更重要的是可以得到性能优异的部件。

如高熔点材料WC、SiC、BN、Si3N4等作为结构材料使用时，其制造工艺需要高温烧结，当使用超细颗粒时，就可以在很低的温度下进行，且无需添加剂而获得高密度烧结体。

这对高性能无机结构材料开辟更多更广的应用途径有非常好的现实意义。

超细颗粒的直径越小，其总比表面积就越大，表面能相应增加，具有较高的化学活性。

一、引言粉碎是粉体技术中比较古老的一项，它从各种粮食饲料的粉碎设备普及应用，发展到适应原料多样化和设备大型化以及大型设备节能化的历程，现在逐渐将目标瞄向超细粉碎和通过粉碎来改变原料的特性。

超细粉碎技术因现代高技术新材料产业的崛起而发展，反过来又促进相关高技术新材料产业的更大进步，以至在全球范围内，自20世纪80年代初以来各种超细粉体原料的需求量呈快速增长。

据统计，我国在90年代末之前，非金属矿物超细粉体产品还不足5万t吨，到20 00年已超过100万t。

且粉体加工技术应用从单纯的非金属矿物逐渐扩展到冶金、化工、建材、矿业、轻工、食品、医药、机械、农业等部门，贯穿了几乎国民经济的各方面！超细化仅仅是粉体加工技术之一，超细粉体原料的应用领域远没有拓展，有很多空白的领域需要去开发，在相关领域的应用将形成新的技术创新点。

根据聚集状态的不同，物质可分为稳态、非稳态、亚稳态三类。

稳态：通常块状物质是稳定。

非稳态：粒度在2nm左右的颗粒是不稳定的，在高倍电镜下观察其结构是处于不停的变化。

亚稳态：粒度在微米级左右的粉末都处于亚稳态。

二、超细粉体的特性粉体作为固体物料的特殊形式，广泛存在于自然界、工业生产和人们的生活中。

宏观上的粉体在微观上都是由数个细小的颗粒组成的，颗粒微细化和功能化的量变过程促成了粉体宏观特性的质变，为粉体材料和相关产品带来许多新性能：1）比表面积大（因粒度较小）表面能也增加，具有较好的分散性和吸附性能。

2）活性好随着粒度的变小，粒子的表面原子数成倍增加，使其具有较强的表面活性和催化性，可起补强作用，参与反应速度可明显加快，具有良好化学反应性。

3）熔点低物质的粒径越小，其熔点就越低。

4）磁性强超细粉体的体积比强磁性物质的磁畴还小，这种粒子已成为一个永久磁体，具有较大的矫顽力。

5）光吸收性和热导性好大多数超细粉体在低温或超低温下几乎没有热阻，这在超低温工程研究上具有重要意义。

三、超细粉体的应用超细粉不仅本身是一种功能材料，而且为新的功能材料的复合展现了广阔的应用前景，广泛应用于许多高新技术领域。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟超细粉体的三种类型超细颗粒还可以再分为三档:即大、中、小超细颗粒。

粒径在100A 至1000A 之间的称大超细颗粒;粒径在20A 到100A 之间的称中超细颗粒;粒径在20A 以下的称小超细颗粒。

目前中小超细颗粒的制取仍较为困难，因此本节所述的超细粉体材料是指粒径在0.1μm 一0.01μm 之间的固体颗粒。

由此可见，我们所述的超细颗粒是介于大块物质和原子或分子间的中间物质态，是人工获得的数目较少的原子或分子所组成的，它保持了原有物质的化学性质，而处于亚稳态的原子或分子群，在热力学上是不稳定的。

所以对它们的研究和开发，是了解微观世界如何过渡到宏观世界的关键。

随着电子显微镜的高度发展，超细颗粒的存在及其大小、形状已经可以观察得非常的清楚。

超细颗粒与其一般粉末比较，现今已经发现了一系列奇特的性质，如熔点低、化学活性高、磁性强、热传导好、对电磁波的异常吸收等特性。

这些性质的变化主要是由于表面效应和体积效应所引起的。

尽管超细颗粒的有些特性和应用尚待进一步研究开发，上述的奇特性质已为其广泛应用开辟了美好的前景。

超细颗粒的粒径越细熔点降低越显著。

银块的熔点为900℃，其超细颗粒的熔点可降至100℃以下，可以溶于热水。

金块的熔点为1064℃，而粒径为20A 的超细颗粒的熔点仅为327℃。

由于熔点降低，就可以在较低的温度下对金属、合金或化合物的粉末进行烧结，制得各种机械部件，不仅节省能耗，降低制造工艺的难度，更重要的是可以得到性能优异的部件。

如高熔点材料WC,SiC,BN,Si3N4 等作为结构材料使用时，其制造工艺需要高温烧结，当使用超细颗粒时，就可以在很低的温度下进行，且无需添加剂而获得高密度烧结体。

这对高性能无机结构材料开辟更多更广的应用途径有非常好的现实意义。