Modifikasi permukaanbubuk silikon nitridaterutama dicapai melalui metode fisik dan kimia untuk meningkatkan sifat fisik dan kimiapartikel silikon nitrida.
Modifikasi permukaan bubuk dapat mengurangi gaya tarik-menarik antar partikel bubuk, meningkatkan dispersi bubuk dalam medium, dan meningkatkan dispersibilitas bubur bubuk. Pada saat yang sama, dimungkinkan juga untuk meningkatkan aktivitas permukaan bubuk silikon nitrida, meningkatkan kompatibilitas partikel bubuk dengan zat lain, dan dengan demikian menghasilkan sifat baru dari bubuk tersebut.
Prinsip utama darimodifikasi permukaan bubukadalah interaksi antara serbuk dan pengubah permukaan untuk meningkatkan keterbasahan permukaan serbuk dan meningkatkan dispersinya dalam media berair atau organik.
1. Modifikasi lapisan permukaan
Teknologi modifikasi pelapisan permukaan memanfaatkan prinsip adsorpsi fisik atau adsorpsi kimia untuk menempelkan bahan pelapis secara seragam pada badan yang dilapisi, sehingga membentuk lapisan pelapis yang seragam dan lengkap pada permukaannya. Lapisan pelapis yang terbentuk selama keseluruhan proses pelapisan biasanya berupa lapisan tunggal.
Modifikasi pelapisan secara umum dibagi menjadi pelapisan anorganik dan pelapisan organik. Pelapisan anorganik terutama mengacu pada pengendapan oksida atau hidroksida yang sesuai pada permukaan partikel keramik untuk memodifikasi bubuk, tetapi hanya dalam hal sifat fisik. Dan pelapisan organik adalah pemilihan beberapa zat organik sebagai bahan pelapis, yang berikatan dengan gugus fungsi pada permukaan partikel serbuk dan secara selektif teradsorpsi pada permukaan partikel keramik, sehingga menjadikan serbuk tersebut menunjukkan sifat-sifat lapisan pelapis.
SAT NANO menambahkan zirkonia dan oksida yttrium oksida tanah jarang sebagai aditif sintering untuk melapisi permukaan silikon nitrida, menghasilkan peningkatan kepadatan dan peningkatan ketangguhan patah dari silikon nitrida yang dimodifikasi.
SAT NANO menggunakan metode reduksi termal alkohol untuk melapisi permukaan bubuk silikon nitrida dengan rutenium, dan mengkarakterisasi bubuk tersebut menggunakan spektroskopi inframerah, pemindaian mikroskop elektron, dan spektroskopi dispersif energi.
Teknologi modifikasi ini berbiaya rendah, langkah metode sederhana, dan pengendalian mudah, namun efek setelah modifikasi seringkali rata-rata.
2. Modifikasi perlakuan asam basa permukaan
Proses pencetakan keramik umumnya memerlukan bubur keramik untuk mencapai kandungan padatan yang tinggi dan viskositas yang rendah, dan kepadatan muatan pada permukaan bubuk memiliki pengaruh yang signifikan terhadap reologi dan dispersibilitas bubur bubuk. Sifat muatan permukaan serbuk keramik dapat diubah melalui perlakuan pencucian (pencucian asam dan pencucian alkali). Seperti namanya, metode modifikasi ini melibatkan pencampuran dan pencucian bubuk silikon nitrida secara menyeluruh dengan serangkaian larutan asam atau alkali pekat.
SAT NANO secara efektif menghilangkan kotoran seperti Mg2+ dan Ca2+ dari permukaan bubuk silikon nitrida melalui perlakuan pencucian asam, sehingga mengubah konduktivitas ion bubur bubuk dan mengubah sifat permukaan bubuk.
SAT NANO menganalisis XPS bubuk setelah perlakuan pencucian asam dan menemukan bahwa bilangan oksidasi permukaan bubuk yang dimodifikasi menurun, titik isoelektrik bubur bubuk meningkat, dan kandungan padatan maksimum bubur mencapai 55%. Bubur keramik yang mampu melakukan proses pengecoran telah disiapkan.
Pada saat yang sama, perlakuan alkali dengan konsentrasi tertentu juga dapat bereaksi dengan permukaan bubuk keramik. Menurut penelitian Wang Yongming et al., perlakuan pencucian alkali dapat mengurangi kandungan gugus silikon hidroksil pada permukaan bubuk silikon karbida, menurunkan bilangan oksidasinya, mengubah tolakan elektrostatik antar partikel, dan meningkatkan sifat reologi bubur.
3. Modifikasi dispersan
Memilih atau merancang dispersan baru yang sesuai berdasarkan perbedaan berbagai jenis bubuk keramik memainkan peran penting dalam meningkatkan kandungan padat bubur keramik. Jenis dan jumlah dispersan memiliki perbedaan yang signifikan dalam pengaruhnya terhadap perubahan sifat keramik.
Dispersan umumnya memiliki struktur hidrofilik dan hidrofobik, dan justru melalui interaksi antara kelompok air hidrofilik dan hidrofobiknya sendiri maka dispersibilitas bubur keramik dapat disesuaikan. Jenis-jenis pendispersi antara lain surfaktan atau elektrolit polimer, surfaktan tersebut antara lain surfaktan kationik dan surfaktan anionik.
Elektrolit polimer meliputi asam polietilen sulfonat, asam poliakrilat, polietilen piridin, polietilen imina, dll. Dispersan dapat mengalami reaksi adsorpsi dengan permukaan serbuk, termasuk adsorpsi kimia dan adsorpsi fisik, memanfaatkan gaya interaksi antar partikel (gaya van der Waals, tolakan elektrostatik) dan prinsip potensi efek hambatan sterik.
Dalam hal penambahan dispersan, SAT NANO berhasil menyiapkan bubur silikon nitrida dengan kandungan padat berkisar antara 51% hingga 55% menggunakan tetrametilamonium hidroksida (TMAH) dan tetraetilammonium hidroksida (TEAH) sebagai aditif.
SAT NANO mempelajari efek modifikasi dari beberapa dispersan berbeda pada permukaan bubuk silikon nitrida. Dengan mengukur potensi Zeta dari bubur bubuk yang dimodifikasi, ditemukan bahwa penambahan amonium poliakrilat lebih kondusif untuk menyiapkan bubur bubuk silikon nitrida dengan kandungan padat tinggi.
4. Modifikasi hidrofobisitas permukaan
Modifikasi hidrofobisitas permukaan adalah proses pengubahan gugus hidroksil dalam bubuk keramik menjadi gugus hidrofobik, seperti alkil, alkil rantai panjang, dan senyawa organik siklik. Senyawa organik ini menunjukkan efek hidrofobik yang kuat bila dikombinasikan dengan permukaan bubuk keramik, sehingga memungkinkan dispersi yang lebih baik dalam media pendispersi dan mengurangi kemungkinan aglomerasi.
Ketika perlakuan pencangkokan permukaan dilakukan pada bubuk silikon nitrida, rantai panjang polimer bersentuhan dengan permukaan bubuk, dan rantai hidrofilik di ujung lainnya memanjang dalam media berair. Selama seluruh proses dispersi, terdapat gaya tolak menolak antara partikel bubuk dan hambatan sterik yang dihasilkan oleh rantai panjang polimer, sehingga menghasilkan efek dispersi bubur yang lebih baik.
SAT NANO adalah pemasok bubuk silikon nitrida terbaik di China, kami dapat menawarkan partikel nano dan partikel mikron, jika Anda memiliki pertanyaan, jangan ragu untuk menghubungi kami di sales03@satnano.com
