奈米陶瓷粉體的分散

   由於奈米粉體具有大的比表面和表面能,粉體顆粒具有互相團聚來降低其表面能的趨勢,因此粉體顆粒實際上是以團聚的形式存在的。

   在奈米陶瓷漿料中,粉體顆粒做永無休止的無序的布朗運動。顆粒在做「布朗運動」時彼此會經常碰撞,由於吸引作用,它們會連在一起。二次顆粒較單一顆粒運動的速度慢,但仍可能與其它粒子發生碰撞,進而形成更大的團聚體,直到大到無法運動從懸浮體中沈降下來,這樣的過程稱為「聚集」。 

   我們在奈米膠體分散體系中加入分散劑的目的,就是為了防止這種「聚集」的形成,使奈米顆粒在分散介質中充分地分散開來。

   分散劑主要透過以下兩種作用,來達到奈米粉體分散的功能:

A、靜電作用:使顆粒帶上相同符號的電荷,彼此互相排斥。

B、空間位阻作用:通過在顆粒表面吸附長鏈高分子,建立屏障,利用體積限制效應和滲透效應,阻止顆粒的相互接近。體積限制效應為吸附在顆粒的長鏈狀分子,因接觸受到壓縮壓縮,此時熵值下降,使得自由能上升,進而產生排斥現象。滲透效應則為吸附於顆粒間的分散劑鏈段相互靠近時,因高分子濃度增加進而產生滲透,為平衡降低濃度,介質此時會進入,使顆粒達到分散效果。

   陶瓷粉體的化學組成和表面性質對吸附作用有很大影響,不同種類的粉體對應不同類型的分散劑。分散劑的類型以及分散劑分子量、聚合度、解離度的確定,是選擇和應用奈米陶瓷分散劑的關鍵點。