Материаловедение как часть общего коммерческого тренда нанотехнологий

Содержание

Слайд 2

Основные понятия используемые для характеризации сыпучих материалов Порозность зернистого слоя (а

Основные понятия используемые для характеризации сыпучих материалов

Порозность зернистого слоя (а

– наибольшая, б - наименьшая)

Где V0 объем свободного
пространства, V – общий
Объем, Vs объем
занимаемый зернами

Пористость зерна рассчитывается по формуле,
где ρ0 – кажущаяся плотность, т.е. отношение массы
образца к его объему ρс – кристаллографическая плотность

Форма зерна определяется фактором формы,
Который условно определяет степень сферичности зерна

Удельная поверхность определяется как отношение поверхности зерен на единицу
массы или на единицу объема

Слайд 3

Типы частиц

Типы частиц

Слайд 4

Определение среднего размера частиц разными способами

Определение среднего размера частиц разными способами

Слайд 5

H. Rumpf. Mechanische Verfahrenstechnik. Carl Hanser Verlag, 1975 Степени измельчения вещества

H. Rumpf. Mechanische Verfahrenstechnik. Carl Hanser Verlag, 1975

Степени измельчения вещества

Слайд 6

методы сухого измельчения щековая дробилка позволяет измельчать куски породы от 100

методы сухого измельчения

щековая дробилка
позволяет измельчать куски породы от 100 мм

до 1 мм
КПД по энергии высокий.

конусная дробилка
позволяет измельчать частицы от 10 мм до 100 мкм
КПД по энергии средний

планетарная мельница
позволяет измельчать частицы от 1 мм до 1 мкм
КПД по энергии средний.

Слайд 7

Мокрое измельчение и диспергирование аттриттер позволяет измельчать частицы от 100 мкм

Мокрое измельчение и диспергирование

аттриттер
позволяет измельчать частицы от 100 мкм до 500

нм
КПД по энергии низкий

бисерная мельница
позволяет изльчать частицы от 100 мкм до 200 нм
КПД по энергии еще ниже

коллоидная мельница
позволяет измельчать частицы от 1 мкм до 100 нм
КПД по энергии экстремально низкий

Слайд 8

Разрушение частиц может протекать по двум механизмам, объемному (рис. а) и

Разрушение частиц может протекать по двум механизмам, объемному (рис. а)
и поверхностному,

(рис. b)

Передача энергии частице

Слайд 9

Смачивание – процесс удаления газа с поверхности частиц в жидкости Измельчение

Смачивание – процесс удаления
газа с поверхности частиц в жидкости
Измельчение

– взаимодействие
частиц в растворе с мелющими телами
а) Непосредственное дробление первичных
частиц и агрегатов мелющими телами
б) деагломерация - разрушение агломератов за счет
передачи кинетической энергии мелющего тела
на частицы
Диспергирование – разделение
частиц и предотвращение
процессов агломерации
а) стабилизация частиц в растворе
б) гомогенизация раствора

Основные процессы протекающие при помоле

Слайд 10

Измельчение микро и наночастицы. Требуется наличие мелющего тела Процесс измельчения одиночной

Измельчение микро и наночастицы. Требуется наличие мелющего тела
Процесс измельчения одиночной частицы

d

–минимальное
расстояние между двумя мелющими телами
y – среднее расстояние между двумя
частицами в дисперсии
соб – объемная концентрация частиц в дисперсии
dмт – диаметр мелющего тела
х – диаметр частицы
а – диаметр частицы в момент сжатия

При соотношении радиусов частицы
и мелющего тела 1:30 возможно протекание
процесса измельчения 2 частиц за 1
акт элементарного соударения

Слайд 11

Количество мелющих тел на 1 литр размольной камеры Количество мелющих тел = 1/D3

Количество мелющих тел на 1 литр размольной камеры

Количество мелющих тел =

1/D3
Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Расчет энергии единичного соударения мелющих тел

Расчет энергии единичного соударения мелющих тел

Слайд 15

Зависимость размера частиц от энергии соударения в мельнице в процессе помола

Зависимость размера частиц от энергии соударения в мельнице в процессе помола

Слайд 16

Микрофотографии частиц двуокиси олова после 1.5 часов помола в бисерной мельнице

Микрофотографии частиц двуокиси олова после 1.5 часов помола в бисерной мельнице

Слайд 17

Микрофотографии частиц двуокиси олова после 1.5 часов помола в бисерной мельнице

Микрофотографии частиц двуокиси олова после 1.5 часов помола в бисерной мельнице

Слайд 18

Результаты моделирования состояния частиц размером 30 нм На рис. а изображена

Результаты моделирования состояния частиц размером 30 нм
На рис. а изображена частица

до помола, серый и темно-зеленый цвета обозначают неискаженную кристаллическую ячейку.
На рис. b изображена сжатая частица.
Красный и коричневый цвета обозначают атомы с уменьшенным координационным окружением. Светло-зеленый и желтый обозначают атомы с повышенным координационным окружением.
Слайд 19

Моделирование частицы с исходным размером 30 нм сжатой до диаметра 23

Моделирование частицы с исходным размером 30 нм сжатой до диаметра 23

нм. Две половины частицы скользят друг относительно друга под углом 45 0 к сдвиговому усилию.