Các hạt gốm có nhiều ứng dụng trong khoa học vật liệu, điện tử, kỹ thuật hóa học, y tế và các lĩnh vực khác, nhưng do năng lượng bề mặt cao và đặc tính kết tụ dễ dàng nên sự phân tán luôn là thách thức chính trong việc chuẩn bị vật liệu gốm hiệu suất cao. Bài viết này sẽ giới thiệu các loại hạt gốm phổ biến và đề xuất các chất phân tán phù hợp cho các vật liệu gốm khác nhau để cải thiện độ ổn định phân tán và hiệu suất xử lý.
Đầu tiên. Phân loại hạt gốm thông dụng
Các hạt gốm có thể được chia thành các oxit, cacbua, nitrua, borit, v.v. theo thành phần hóa học của chúng. Sau đây là một số hạt gốm điển hình và ứng dụng của chúng:
1. Gốm oxit
Nhôm oxit (Al2O3): có độ cứng cao, chịu nhiệt độ cao, dùng làm vật liệu mài mòn, vật liệu chịu lửa và chất nền điện tử.
ZrO2 (Zirconia): Độ dẻo dai cao, dùng làm phục hình răng, vòng bi, cảm biến oxy.
SiO2 (silicon dioxide): được sử dụng trong chất phủ, chất độn và kính quang học.
TiO2 (titanium dioxide): xúc tác quang học, chất tạo màu, vật liệu chống nắng.
ZnO (Zinc Oxide): Varistor, chất kháng khuẩn, chất gia cố cao su.
2. Gốm cacbua
SiC (râu và hạt silicon cacbua): được gia cố và làm cứng, dẫn nhiệt cao, chống mài mòn, được sử dụng trong chất bán dẫn, má phanh và các bộ phận chịu nhiệt độ cao.
B4C (boron cacbua): vật liệu siêu cứng dùng làm áo giáp chống đạn và chất hấp thụ neutron trong lò phản ứng hạt nhân.
WC (vonfram cacbua): dụng cụ cắt hợp kim cứng, mũi khoan.
3. Gốm nitrit
Si3N4 (silicon nitride): có độ dẻo dai cao, tự bôi trơn, dùng cho vòng bi và các bộ phận của động cơ.
AlN (nhôm nitrit): dẫn nhiệt, cách nhiệt cao, dùng làm nền đóng gói điện tử.
BN (boron nitride): BN lục giác (chất bôi trơn), BN lập phương (chất mài mòn siêu cứng).
4. Gốm sứ Boride
TiB2 (titanium diboride): nhiệt độ nóng chảy cao, dẫn điện, dùng làm vật liệu điện cực và lớp phủ chống mài mòn.
ZrB2 (zirconium diboride): Gốm nhiệt độ cực cao được sử dụng làm vật liệu bảo vệ nhiệt hàng không vũ trụ.
5. Gốm sứ tổng hợp/chức năng
BaTiO3 (bari titanat): vật liệu sắt điện được sử dụng trong tụ điện và các thiết bị áp điện.
PZT (chì zirconat titanate): một loại gốm áp điện được sử dụng trong các cảm biến và đầu dò siêu âm.
Thứ hai. Vấn đề phân tán của hạt gốm
Các hạt gốm do có năng lượng bề mặt cao và kích thước hạt nhỏ (đặc biệt là các hạt có kích thước nano) nên dễ bị kết tụ, dẫn đến:
1. Sự gia tăng độ nhớt của bùn ảnh hưởng đến tính chất lưu biến của nó.
2. Quá trình thiêu kết không đồng đều làm giảm tính chất cơ học của sản phẩm gốm sứ.
3. Sự phân tán không đồng đều trong lớp phủ hoặc vật liệu composite ảnh hưởng đến hiệu suất chức năng.
Vì vậy, việc lựa chọn chất phân tán gốm thích hợp là rất quan trọng.
Thứ ba. Phân loại và lựa chọn chất phân tán gốm
Chức năng của chất phân tán gốm là giảm lực van der Waals giữa các hạt và cải thiện độ ổn định huyền phù. Theo tính chất hóa học của chúng, chất phân tán có thể được chia thành các loại sau:
1. Chất phân tán ion
Thích hợp cho các hệ thống dựa trên nước, ổn định các hạt thông qua lực đẩy tĩnh điện.
Loại anion (có điện tích âm):
Natri polyacrylate (PAAS): thích hợp cho gốm oxit như Al2O3, SiO3, ZrO2, v.v.
Natri dodecylbenzensulfonat (SDBS): thường được sử dụng trong gốm không oxit như SiC và Si3N4.
Loại cation (có điện tích dương):
Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB): thích hợp cho các hạt gốm tích điện âm (chẳng hạn như ZrO2 một phần).
2. Chất phân tán không ion
Thích hợp cho các hệ dung môi hữu cơ, ổn định các hạt thông qua cản trở không gian.
Polyvinylpyrrolidone (PVP): thích hợp cho gốm không oxit như SiC, AlN, BN, v.v.
Polyethylene glycol (PEG): thích hợp cho các loại gốm chức năng như BaTiO3 và PZT.
Dòng BYK (chẳng hạn như BYK-110): thích hợp cho bùn gốm có hàm lượng chất rắn cao.
3. Đại lý khớp nối
Được sử dụng để cải thiện khả năng tương thích giữa gốm sứ và chất nền hữu cơ, như:
Chất liên kết silane (KH-550, KH-570): thích hợp cho gốm oxit như SiO2 và Al2O3.
Chất liên kết titan ester (NDZ-101): thích hợp cho gốm có năng lượng bề mặt cao như SiC và TiB2.
4. Chất phân tán polyme
Thích hợp cho các hạt gốm nano để ngăn chặn sự kết tụ thứ cấp.
Axit polyacrylic (PAA): thích hợp cho nano ZrO2, TiO2, v.v.
Polymethyl methacrylate (PMMA): thích hợp cho gốm nitrit như Si3N4 và AlN.
SAT NANO là nhà cung cấp bột gốm tốt nhất tại Trung Quốc, nếu bạn có thắc mắc về gốm oxit như Al2O3, SiO3, ZrO2, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ sales03@satnano.com
