Rozdíl v kohezní síle mezi různými prášky je způsoben typem a silou mezičásticových sil (van der Waalsovy síly, kapilární síly, elektrostatické síly atd.) a faktory ovlivňující jeho jádro zahrnují velikost částic, drsnost povrchu, obsah vlhkosti a vlastnosti materiálu, což vede ke kohezní síle, která může mít rozsah několika řádů (od 10 ⁻10 N⁹ N). Tento rozdíl lze kvantitativně popsat pomocí indexu agregace, povrchového napětí a modelu korekce drsnosti.
Velikost částic: 5um je klíčová hranice pro sílu kohezní síly
Ultra jemné prášky s velikostí částic menší než 5 um mají výrazně zvýšený agregační charakteristický index v důsledku jejich velkého specifického povrchu a van der Waalsových sil, které dominují kohezní síle. Experimenty ukázaly, že když se průměr částic sníží z 10 μm na 2 μm, může se aglomerační číslo (poměr síly interakce částic a gravitace) zvýšit o tři řády, což má za následek přechod prášku ze stavu „volného toku“ do stavu „silné aglomerace“.
Například soudržnostnano oxid titaničitý(velikost částic ~ 20 nm) je více než 100krát větší než u oxidu titaničitého o velikosti mikrometrů, kvůli vysokému podílu exponovaných atomů na povrchu jemných částic a silnějším intermolekulárním interakcím. U prášků s velikostí částic větší než 5 μm převyšuje gravitační síla van der Waalsovu sílu a kohezní síla je určována především mechanickým kousáním a třením. Index aglomerační charakteristiky je blízký 1 a tekutost je dobrá.
Drsnost povrchu: "kohezní reduktor" pro suchý prášek
Kohezní síla částic hladkého povrchu pochází hlavně z přímých mezimolekulárních interakcí, zatímco mikrovýčnělky (drsnost >10nm) na povrchu skutečných prášků tento efekt výrazně oslabují. Teoretické výpočty ukazují, že suchá adheze hrubých skleněných kuliček je pouze 1/10 adheze hladkých kuliček, protože mikrokonvexní tělo chrání van der Waalsovy síly a snižuje efektivní kontaktní plochu na méně než 10 % zdánlivé plochy. Například sférický hliníkový prášek (drsnost povrchu Ra=0,1 μm) mletý proudem vzduchu má o 40 % nižší kohezní sílu a výraznější zlepšení tekutosti než nepravidelný hliníkový prášek (Ra=1,2um) mletý mechanickým broušením.
Obsah vlhkosti: kapilární síla spouští „krokový růst“ kohezní síly
Malé množství vody (<5%) vytvoří kapalné můstky mezi částicemi a vytvoří kapilární soudržnost daleko za suchým stavem. U prášku ze skleněných kuliček může přidání 0,5 % vlhkosti zvýšit kohezní sílu z 10 ⁻⁵ N na 10 ⁻² N, která je určena vzorcem cap-2 πγ LVRcos θ, kde povrchové napětí γ - LV a kontaktní úhel θ jsou klíčové parametry. Například kohezní síla křemenného písku v suchém stavu je pouze 0,01N. Po přidání vody do 2% může kohezní síla díky kapilárnímu můstku dosáhnout 0,3N, což je dostatečné pro vytvoření stabilní struktury "pískového hradu". Když však obsah vlhkosti překročí 15 %, částice jsou zcela obaleny vodním filmem a kapilární síla klesá, zatímco kohezní síla převládá nad vztlakem.
Vlastnosti materiálu: povrchové napětí a regulační účinek chemických skupin
Rozdíl v povrchové energii různých materiálů má za následek různé kohezní základní hodnoty. Například kovové prášky (jako je měděný prášek, povrchová energie γ_SV-1J/m²) mají 30krát vyšší kohezní pevnost než polymerní prášky (jako je polyethylen, γ_SV-0,03J/m²). Prášek obsahující speciální funkční skupiny (jako je hydroxylovaný oxid křemičitý) má kohezi, která je o více než 50 % vyšší než u podobných nepolárních prášků díky vodíkové vazbě. Pryskyřice na vodní bázi, jako je SV-6145, mohou zlepšit tekutost nátěru při zachování adheze snížením soudržnosti (při zachování kotevních skupin). Principem návrhu je použití skupin s nízkou povrchovou energií k oslabení mezičásticové přitažlivosti.
SAT NANO je nejlepším dodavatelem oxidového prášku v Číně, můžeme nabídnout velikost nanočástic a mikročástic. Pokud máte jakýkoli dotaz na prášek al2o3, prášek tio2 a prášek sio2, neváhejte nás kontaktovat na adrese sales03@satnano.com
