Alasan utama mengapa perawatan permukaan diperlukan untuk kemurnian tinggi submikronbubuk mikro alumina(biasanya dengan ukuran partikel antara 100nm dan 1 μm) luas permukaan spesifiknya yang besar menghasilkan energi permukaan yang sangat tinggi. Sifat fisik ini menyebabkannya menunjukkan 'efek samping' yang serius jika tidak diobati. Serbuk mikro alumina kemurnian tinggi submikron rentan terhadap aglomerasi karena ukuran partikelnya yang kecil, luas permukaan spesifik yang besar, dan energi permukaan yang tinggi, yang merupakan masalah umum dalam penerapannya. Untuk mengatasi masalah ini, perlu mempertimbangkan secara komprehensif tiga dimensi fisika, kimia, dan teknologi, serta memilih solusi depolimerisasi yang paling sesuai.
Ini adalah cara inti untuk memecahkan masalah aglomerasi, yang bertujuan untuk mengubah sifat permukaan serbuk melalui metode kimia atau fisik, mengurangi energi permukaannya, atau menimbulkan gaya tolak menolak antar partikel.
① Bahan penggandeng silan, bahan penggandeng titanium ester, bahan penggandeng aluminium ester, dll. merupakan pilihan yang umum digunakan. Mereka dapat bereaksi dengan gugus hidroksil pada permukaan alumina untuk membentuk lapisan molekul organik, sehingga meningkatkan kompatibilitas dan dispersibilitasnya dalam sistem organik. Saat memilih, perhatian harus diberikan pada aktivitas hidrolisis dan laju kondensasi bahan penggandeng untuk menghindari memperburuk aglomerasi karena "menjembatani" antar partikel yang disebabkan oleh reaksi yang terlalu cepat.
② Sistem berair pendispersi polimer: Dispersan anionik seperti natrium poliakrilat dan natrium heksametafosfat lebih disukai, yang menghasilkan tolakan elektrostatik (efek lapisan ganda) melalui ionisasi untuk menstabilkan dispersi. Fase minyak/sistem pelarut organik: Pilih dispersan dengan gugus alkil rantai panjang, seperti ester fosfat, natrium oleat, atau kopolimer blok dengan berat molekul tinggi, yang terutama mencegah partikel mendekat melalui efek hambatan sterik.
③ Pelapisan anorganik menggunakan metode sol gel untuk melapisi permukaan partikel alumina dengan lapisan nano SiO ₂ dan oksida lainnya untuk membentuk penghalang fisik, yang secara efektif menghalangi kontak langsung antar partikel.
Jumlah zat pendispersi atau bahan penggandeng yang ditambahkan biasanya 0,5% -3% dari massa bubuk. Dosis yang tidak mencukupi tidak dapat menutupi seluruh permukaan partikel, sedangkan dosis yang berlebihan dapat menyebabkan adsorpsi multi-lapis atau peningkatan viskositas sistem, yang pada gilirannya mempengaruhi kinerja. Sarankan penentuan dosis optimal melalui percobaan skala kecil.
Berdasarkan modifikasi permukaan, dikombinasikan dengan proses fisik yang sesuai, agregat yang terbentuk dapat didispersikan secara efektif.
① Dispersi ultrasonik memanfaatkan "efek kavitasi" yang dihasilkan oleh gelombang ultrasonik dalam cairan untuk membentuk gaya tumbukan lokal yang kuat, yang secara efektif dapat memecah agregat lunak. Cocok untuk dispersi bubur laboratorium atau batch kecil, kontrol suhu harus diperhitungkan selama pemrosesan untuk mencegah panas berlebih.
② Penggilingan bola/penggilingan pasir berenergi tinggi secara paksa membuka aglomerat melalui tumbukan, geser, dan gesekan antara media penggilingan (seperti bola zirkonia) dan bubuk. Metode ini memiliki efisiensi yang tinggi, namun memerlukan optimalisasi kecepatan, rasio bola terhadap material, dan waktu untuk menghindari penggilingan berlebihan yang menimbulkan kotoran atau merusak morfologi partikel.
Pengeringan adalah langkah kunci menuju aglomerasi sekunder. Selama pengeringan tradisional, gaya kapiler yang dihasilkan oleh penguapan uap air akan menarik partikel-partikel tersebut menjadi satu dengan erat.
① Pengeringan beku terlebih dahulu membekukan suspensi yang mengandung bubuk menjadi padat, dan kemudian langsung menyublimkan es dalam lingkungan vakum. Proses ini sepenuhnya menghindari pembentukan jembatan cair dan gaya kapiler, dan merupakan salah satu metode pengeringan terbaik untuk mencegah aglomerasi keras dan memperoleh bubuk lepas.
② Pengeringan semprot dapat memperoleh partikel berbentuk bola dengan fluiditas yang baik dengan mengatomisasi bubur dan mengeringkannya dengan cepat. Kontrol parameter yang akurat seperti suhu udara masuk dan kecepatan atomisasi diperlukan, dan dispersan dapat ditambahkan ke bubur terlebih dahulu untuk membantu.
Berikut ini adalah metode yang direkomendasikan oleh teknisi SAT NANO DANA berdasarkan metode produksi dan peralatan perusahaan.
| Dimensi |
Penggilingan Manik Basah |
Homogenisasi Tekanan Tinggi (HPH) |
Jet Milling (Proses Kering) |
Ultrasonikasi |
| Prinsip Kerja |
Gaya geser dan tumbukan dari media penggilingan (misalnya butiran zirkonia/alumina). |
Penurunan tekanan seketika, benturan kecepatan tinggi, dan kavitasi. |
Tabrakan partikel-ke-partikel berkecepatan tinggi yang didorong oleh udara bertekanan. |
Gelombang kejut terlokalisasi dan jet mikro yang dihasilkan oleh kavitasi akustik. |
| Kemampuan Deaglomerasi |
Ekstrim: Mampu memecah aglomerat lunak dan sebagian aglomerat keras (leher sinter). |
Kuat: Sangat efektif untuk aglomerat lunak dan pemurnian kelompok sub-mikron. |
Sedang: Terutama digunakan untuk memecah kelompok kasar dalam bentuk bubuk kering. |
Rendah hingga Sedang: Hanya efektif untuk aglomerat lunak/lemah; tidak efektif untuk partikel yang disinter. |
| Pengendalian Kemurnian/Risiko Kontaminasi |
Menantang: Risiko keausan pada manik-manik/liner. Membutuhkan media dan pelapis alumina dengan kemurnian tinggi untuk mempertahankan "Kemurnian Tinggi". |
Luar biasa: Proses bebas media. Risiko kontaminasi silang sangat rendah. |
Luar biasa: Tidak menggunakan media gerinda. Lapisan polimer atau keramik yang mudah diaplikasikan untuk mencegah pengambilan logam. |
Tertinggi: Metode non-kontak (atau probe titanium dengan kemurnian tinggi); memastikan nol kontaminasi eksternal. |
| Distribusi Ukuran Partikel (PSD) |
Tersempit: Memberikan tingkat keseragaman ukuran partikel tertinggi. |
Sempit: Keseragaman yang baik, terutama untuk bubur dengan viskositas rendah. |
Relatif Luas: Kontrol yang kurang tepat terhadap distribusi produk akhir. |
Variabel: Sangat bergantung pada keadaan awal dan konsentrasi serbuk. |
| Aplikasi Khas |
Pelapis pemisah baterai Li-ion, bubur pemoles CMP kelas atas, pasta elektronik. |
Keramik halus tingkat lanjut, pemolesan wafer semikonduktor, pelapis film tipis khusus. |
Pengisi antarmuka termal, bubuk semprot keramik, pra-pemrosesan bahan baku kering. |
Pengambilan sampel skala laboratorium penelitian dan pengembangan, dispersi aditif presisi, de-aerasi akhir sebelum digunakan. |
