陶瓷原料的团聚体的大小、形状及分布状态等严重降低烧结体的收缩率和陶瓷部件的致密性和形态的均匀性,而且团聚现象也会使烧结产品产生缺陷,从而导致烧结产品强度的降低,严重的情况下会导致破裂;同时,由于团聚体内颗粒间的烧结温度高于团聚体之间的烧结温度,故会使所需烧结温度提高。烧结温度过高,使得粉体的硬团聚进一步恶化,进而形成了恶性循环。因此,防止团聚现象的发生,以获得粒度分布窄、化学组成均匀、单分散的颗粒,是获得高性能纳米粉体的关键,那么在液相反应阶段,如何解决粉体的团聚呢?
1.陶瓷粉体液相反应阶段团聚原因
液相反应阶段产生团聚的主要原因来自于颗粒间的范德华力。要减少团聚,就要降低颗粒之间的范德华力,增加颗粒之间的排斥力。由胶体化学可知,分散在溶液中的胶体颗粒表面由于优先吸附带正电荷或负电荷的离子,使得在颗粒表面形成扩散双电层,这样的颗粒在布朗运动碰撞过程中,产生排斥作用,阻止了团聚的发生。
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当pH值等于胶体溶液的等电点时,胶体表面电位很低,使得胶体处于非常不稳定的状态,排斥力小于吸引力,故胶粒由小颗粒聚集成大颗粒,使团聚程度增大。
目前添加高分子无机粉体分散剂来抑制团聚是一种经济又方便的方法,分散剂在溶液中主要通过3个作用来抑制团聚:
1)是通过吸附作用来降低界面的表面张力;
2)是通过胶团体作用,在颗粒的表面形成一层液膜,以阻止颗粒的相互靠近;
3)是利用空间位阻效应。因此在液相反应阶段控制合适的pH值、温度、浓度、加入适量的分散剂或电解质,使颗粒处于高分散状态,对减少团聚有利。
随着纳米科学和技术的不断进步,人们对纳米粉体的团聚机理有了越来越深刻的认识,并形成了初步的理论。同时防止在制备纳米粉体过程中形成团聚体也取得了一定的效果,但还存在一些问题,需要通过后续的研发来解决这些难题。
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