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一文读懂粉体的前世今生

 长沙万荣 2022-05-25 发布于湖南

粉体是由许许多多小颗粒物质组成的集合体。其共同的特征是:具有许多不连续的面,比表面积大,由许多小颗粒物质组成。具有比表面积大、颗粒状态易于流动、可实现分散、混合、均质化与梯度化和易于成分分离等特征。这些特征使粉体在中国工业领域应用非常广泛,涉及陶瓷、冶金、催化剂及涂料等行业,今天给大家介绍粉体的前世今生。

01粉体起源

自从人类社会的发端开始,粉体技术就与每个人息息相关,一刻也没有离开过,只不过是每个人是否明确清晰地感觉到和识别出来而已。粉体技术作为一门综合性技术,就是随着人类文明的发展而逐渐形成的。从原始人学会制造石器粉碎食物开始,就出现了粉碎技术的雏形。

02粉体发展

从石器时代到铁器时代,粉体技术扮演着重要的角色,我国古代的《天工开物》一书,就归纳分析形成粉体技术的雏形。西方工业革命对钢铁需求的快速增加,大规模地加工矿物粉体的相关工业已得到迅速地发展。在不断学习研究中,逐渐出现粉体技术理论的研究、粉体工程学科等。人们在一步一步中不断了解到粉体应用与危害,也不断开发粉体新产品,奠定了现代粉体技术的基础。

03粉体进入现代社会

随着粉体技术的不断提高与积累以及微颗粒、超微颗粒材料制备与应用技术的发展,20世纪80年代到21世纪粉体技术从超细级到纳米级转变,不断赋予粉体工程新的挑战和用武领域,颗粒微细化以及颗粒功能化与复合化的发展,为粉体技术在材料科学与工程领域的应用中开辟了新天地。

纳米粉体可以便于服用和可控溶解的缓释药物、延展性好不易脱落的化妆品、高生物利用度的超微粉体食品、高精度抛光的研磨粉、高纯材料制备的电子元件和各类能源材料,为高性能粉体的使用开拓了广阔的市场。

04粉体生活应用

粉体可以有多个种类,可分为金属粉体、非金属粉体、有机粉体和无机粉体,广泛应用于大家的衣食住行等各个方面。

 日用品:化妆品中的口红、护肤膏、面膜、肥皂、牙膏、洗发液与洗澡液等产品中都含有大量的固体粉体,如钛白粉、碳酸钙、颜料、色素。

制剂改良:制剂中的粉体能提高制剂流动性、填充性、均匀性、吸附性,粉体的大比表面积也能促进制剂(如药剂等)混合和吸收,大幅提升药效。

导电材料:超细粉体由于比表面积巨大,表面活性高,表面原子对外界环境作用强,是理想的敏感器件基础材料。

陶瓷、水泥:陶瓷行业中利用超细材料优异的表面活性和低温烧结性能可以极大地提高传统陶瓷产品的质量,同时也改善环境和降低物耗。

金属制品:在金属制品生产中,颗粒越细,比表面积越大,越易于成型和烧结,不仅能加速烧结收缩,有助于提高材料的力学性能,延长产品寿命,还能改善耐、抗应力腐蚀及磁性能。

催化剂:催化剂细化后催化效果大幅度提高。

食品:谷物类、豆类、水果等实物经过细化加工处理,能使口感更加细腻,也能充分利用吸收食物中的营养。

废料处理:建筑垃圾和炉渣等经过超细粉碎,处理成本低降低,利于大批量工业生产。

05粉体未来发展趋势

生产

 

 粒度

以粉体制备为例,古老的粉碎方式被粉碎装备替代,已经工业化的超细搅拌磨突破了制备微粉的“3μm”粉碎极限,实现了亚微米级超微粉碎。超微颗粒的研究开发就是沿着这个方向发展的。以多尺度思想认识物质的结构,科技界已经将可操控的微颗粒尺度经历了从微米到纳米之后,正在向分子量级逼近;宏观世界和微观世界的界限逐渐模糊化。

应用

物料经超细化后,随着其表面积的剧增,可引起其它性能的变化,而大幅度地提高材料的使用效果和利用率。超细微粉正在渗入整个工业部门和高技术领域,被誉为现代高新技术的原点。超微粉碎技术已被广泛应用于化工、冶金、矿业、建材、日化、食品、医药、农业、环保和航空航天等诸多领域。中国粉体行业已成为一个跨行业、跨学科的大产业,全国粉体业的产值已占到第一、二产业产值总和的一半以上,在国民经济当中占有重要地位。

技术工艺

当今一些优先发展的科学领域,如材料科学、微电子学、环保和生命科学等,大都与粉体技术密不可分,例如:高效乳化药物的制剂 ;纳米级陶瓷粉的制备;制造微电子元件的超洁环境的实现等。粉体技术的发展,有力地促进 了这些领域的发展,同时,这些领域的发展,又为粉体技术的不断发展指出了方向。

1.改进现有技术,用更经济的手段生产出高附加值的产品;

2.将两个或两个以上现有工艺过程进行巧妙地复合,产生一种新的经济有效的工艺过程;

3.现有粉体技术的另一个发展趋势是温度、压力、流速等工艺参数的扩展。例如高压粉碎、高速筛分和高温、高压过滤等;

4.对粉体机械过程进行实时参数测量与控制,可以有效地提高产品质量、降低能耗。

5.粉体技术发展的一个最令人关注的方向,是对粉体的某些特性 ,或者对其结构与功能进行设计 ,然后制造出这种粉体来。例如,用胶体化学方法,在粉体表面形成具有特定结构和功能的包覆层,从而改变粉体的表面性能。

来源:矿库网、矿材网、中国知网、清大粉体等

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