Farklı tozlar arasındaki yapışma kuvvetindeki fark, parçacıklar arası kuvvetlerin (van der Waals kuvvetleri, kılcal kuvvetler, elektrostatik kuvvetler, vb.) türü ve kuvvetinden kaynaklanır ve çekirdeği etkileyen faktörler arasında parçacık boyutu, yüzey pürüzlülüğü, nem içeriği ve malzeme özellikleri bulunur; bu, birden fazla büyüklük sırasına yayılabilen yapışma kuvvetiyle sonuçlanır (10 ⁻⁶ N'den 10 ⁻¹ N'ye kadar). Bu fark, toplama özelliği indeksi, yüzey gerilimi ve pürüzlülük düzeltme modeli aracılığıyla niceliksel olarak açıklanabilir.
Parçacık boyutu: 5um, yapışma kuvvetinin gücü için temel sınırdır
Partikül boyutu 5um'dan küçük olan ultra ince tozlar, geniş spesifik yüzey alanları ve kohezyon kuvvetine hakim olan van der Waals kuvvetleri nedeniyle önemli ölçüde artan topaklanma karakteristik indeksine sahiptir. Deneyler, parçacık çapı 10 μm'den 2 μm'ye düştüğünde, topaklanma sayısının (parçacık etkileşim kuvvetinin yerçekimine oranı) üç büyüklük mertebesi kadar artırılabildiğini, bunun sonucunda tozun "serbest akış" durumundan "güçlü topaklanma" durumuna geçiş yaptığını göstermiştir.
Örneğin, uyumnano titanyum dioksit(partikül boyutu ~ 20nm), ince parçacıkların yüzeyinde açıkta kalan atomların yüksek oranı ve daha güçlü moleküller arası etkileşimler nedeniyle mikrometre boyutundaki titanyum dioksitin 100 katından daha fazladır. Parçacık boyutu 5 μm'den büyük olan tozlar için yerçekimi kuvveti van der Waals kuvvetini aşar ve yapışma kuvveti esas olarak mekanik ısırma ve sürtünme ile belirlenir. Aglomerasyon karakteristik indeksi 1'e yakındır ve akışkanlık iyidir.
Yüzey pürüzlülüğü: kuru toz için "yapışkan azaltıcı"
Pürüzsüz yüzey parçacıklarının yapışma kuvveti temel olarak doğrudan moleküller arası etkileşimlerden gelirken, gerçek tozların yüzeyindeki mikro çıkıntılar (pürüzlülük>10nm) bu etkiyi önemli ölçüde zayıflatır. Teorik hesaplamalar, mikro dışbükey gövdenin van der Waals kuvvetlerini koruyarak etkin temas alanını görünen alanın %10'undan daha azına düşürmesi nedeniyle, kaba cam boncukların kuru yapışmasının pürüzsüz kürelerin kuru yapışmasının yalnızca 1/10'u olduğunu göstermektedir. Örneğin, hava akışıyla öğütülmüş küresel alüminyum tozu (yüzey pürüzlülüğü Ra=0,1 μ m), mekanik öğütmeyle öğütülmüş düzensiz alüminyum tozuna (Ra=1,2um) kıyasla %40 daha düşük bir yapışma kuvvetine ve akışkanlık açısından daha önemli bir iyileşmeye sahiptir.
Nem içeriği: kılcal kuvvet, yapışma kuvvetinin "adım benzeri büyümesini" tetikler
Az miktarda su (<%5) parçacıklar arasında sıvı köprüler oluşturacak ve kuru durumun çok ötesinde kılcal yapışma meydana getirecektir. Cam boncuk tozu için %0,5 nem eklenmesi, yapışma kuvvetini 10 ⁻⁵ N'den 10 ⁻² N'ye çıkarabilir; bu, yüzey gerilimi γ - LV ve temas açısı θ'nın temel parametreler olduğu cap-2 πγ LVRcos θ formülüyle belirlenir. Örneğin kuvars kumunun kuru haldeki yapışma kuvveti yalnızca 0,01N'dir. %2'ye kadar su eklendikten sonra, kılcal köprüleme nedeniyle yapışma kuvveti 0,3 N'ye ulaşabilir; bu da stabil bir "kumdan kale" yapısı oluşturmak için yeterlidir. Ancak nem içeriği %15'i aştığında, parçacıklar tamamen bir su filmi tarafından sarılır ve kılcal kuvvet azalırken, kohezyon kuvvetine kaldırma kuvveti hakim olur.
Malzeme özellikleri: yüzey gerilimi ve kimyasal grupların düzenleyici etkisi
Farklı malzemelerin yüzey enerjisindeki farklılık, farklı kohezyon taban değerleri ile sonuçlanır. Örneğin metal tozları (bakır tozu, yüzey enerjisi γ _SV-1J/m² gibi) polimer tozlarına (polietilen, γ _SV-0,03J/m² gibi) göre 30 kat daha yüksek yapışma mukavemetine sahiptir. Özel fonksiyonel gruplar içeren toz (hidroksillenmiş silika gibi), hidrojen bağlarından dolayı benzer polar olmayan tozlardan %50 daha yüksek bir kohezyona sahiptir. SV-6145 gibi su bazlı reçineler, yapışmayı azaltarak (sabitleme gruplarını korurken) yapışmayı korurken kaplamanın akışkanlığını geliştirebilir. Tasarım prensibi, parçacıklar arası çekimi zayıflatmak için düşük yüzey enerji gruplarını kullanmaktır.
SAT NANO, Çin'deki en iyi oksit tozu tedarikçisidir, nano parçacık ve mikro parçacık boyutu sunabiliriz. Al2o3 tozu, tio2 tozu ve sio2 tozu ile ilgili herhangi bir sorunuz varsa lütfen sales03@satnano.com adresinden bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
