Przygotowanie fizyczne dwutlenku krzemu: kompleksowy przegląd procesów, cech i zastosowań

Utworzono 08.01

Przygotowanie fizyczne dwutlenku krzemu: kompleksowy przegląd procesów, cech i zastosowań

W systemie technicznym do przygotowania dwutlenku krzemu, metoda fizyczna zajmuje ważną pozycję w dziedzinach przemysłowych, takich jak guma i tworzywa sztuczne, ze względu na swoje zalety, takie jak prosty proces i dobra przyjazność dla środowiska. Jej główną koncepcją jest zmiana kształtu i wielkości cząstek surowców poprzez działania fizyczne (takie jak siła mechaniczna, osadzanie pary i topnienie w wysokiej temperaturze), aby ostatecznie uzyskać produkty dwutlenku krzemu, które spełniają wymagania. Wśród nich, przygotowanie krystalicznego nano-dwutlenku krzemu głównie opiera się na metodzie kruszenia mechanicznego.

I. Typy procesów podstawowych: Zasady, Procedury i Cechy

Procesy trasowania fizycznego przygotowania dwutlenku krzemu koncentrują się na "regulacji morfologii" i "kontroli wielkości cząstek" i są głównie podzielone na trzy kategorie. Każdy typ procesu różni się znacznie pod względem sprzętu, procedur i właściwości produktu:

1. Metoda mechanicznego kruszenia: Główna opcja dla przemysłowej produkcji masowej

Jako najczęściej stosowany proces fizyczny, metoda mechanicznego kruszenia zmniejsza rozmiar cząstek poprzez łamanie struktury krystalicznej surowców dwutlenku krzemu za pomocą siły zewnętrznej. Jej przebieg jest jasny: naturalny kwarc lub dwutlenek krzemu przemysłowej jakości jest używany jako surowiec, a urządzenia takie jak młyny kulowe i młyny strumieniowe są wykorzystywane do stosowania sił uderzeniowych, ścinających i tarcia. Po kruszeniu stosuje się technologię klasyfikacji i separacji, aby wyselekcjonować produkty o docelowym rozmiarze cząstek.

Zakres wielkości cząstek produktów z tego procesu wynosi zazwyczaj 10–200 nm, przy czym większość produktów koncentruje się w zakresie 10–40 nm, a niektóre zoptymalizowane procesy mogą osiągnąć 100–120 nm. Jednakże, ograniczone przez zasadę działania mechanicznego, cząstki mają tendencję do aglomeracji z powodu zwiększonej energii powierzchni, dlatego wymagana jest dodatkowa modyfikacja powierzchni (np. przy użyciu agentów sprzęgających silanowych), aby poprawić wydajność dyspersji. Niemniej jednak, ma wyraźne zalety: proces jest prosty, nie są potrzebne skomplikowane odczynniki chemiczne, ma silną przyjazność dla środowiska i nadaje się do produkcji przemysłowej na dużą skalę, co czyni go preferowanym procesem w obszarach średnio- i niskobudżetowych.

2. Fizyczne osadzanie pary (PVD): Ekskluzywne rozwiązanie dla filmów o wysokiej czystości

Proces PVD koncentruje się na przygotowywaniu filmów dwutlenku krzemu, a jego sednem jest realizacja osadzania materiałów poprzez procesy fizyczne w środowisku próżniowym. Głównie obejmuje dwie podmetody:

Reactive Sputtering
Radio Frequency (RF) Sputtering

3. Metoda Fuzji Płomieniowej: Specjalistyczny Proces dla Sferycznych Mikropowderów Krzemionkowych

Ten proces jest specjalnie zaprojektowany do przygotowania sferycznych mikropowderów krzemionkowych. Jego rdzeń polega na wykorzystaniu plazmy wysokotemperaturowej do topnienia surowców, co sprawia, że cząstki przyjmują sferyczny kształt w wysokich temperaturach. Jednak ze względu na konieczność utrzymania wysokotemperaturowego środowiska, jego zużycie energii jest znacznie wyższe niż w przypadku innych procesów fizycznych. Zwykle jest stosowany tylko w scenariuszach wymagających specyficznych sferycznych cząstek i nie stał się procesem głównego nurtu.

II. Kluczowe cechy procesu: Współistnienie zalet i ograniczeń

Cechy fizycznego przygotowania dwutlenku krzemu pokazują wzór "polaryzowany". Jego zalety sprawiają, że jest niezastąpiony w określonych dziedzinach, podczas gdy jego ograniczenia definiują granice jego zastosowania.

1. Główne zalety: Dostosowanie do potrzeb industrializacji średnio- i niskobudżetowej

Proces i zalety środowiskowe
Kosztowa przewaga
Adaptability do Funkcje Specyficzne

2. Kluczowe ograniczenia: Ograniczanie przełomów w dziedzinach o wysokiej wartości dodanej

Czystość i wąskie gardła rozmiaru cząstek
Agglomeracja i Problemy Rozproszenia
Ograniczenia w funkcjonalizacji i procesach

III. Scenariusze aplikacji: Skupienie na obszarach średnio- i niskobudżetowych, niedostępnych dla obszarów o wysokiej wartości dodanej

Polegając na swoich zaletach w zakresie kosztów i procesów, dwutlenek krzemu przygotowany metodą fizyczną jest szeroko stosowany w przemysłowych dziedzinach średniego i niskiego poziomu, ale trudno jest konkurować z metodą chemiczną w dziedzinach o wysokiej wartości dodanej.

1. Główne obszary zastosowań: Dostosowanie do potrzeb przemysłu podstawowego

Przemysł gumowy
Plastik Modifikacja
Przemysł powłok i farb
Dzienna chemia i pola paszowe

2. Granice aplikacji: "Niedociągnięcie" w dziedzinach o wysokiej wartości dodanej

W dziedzinach o wysokiej wartości dodanej, takich jak elektronika (np. krzemionka o wysokiej czystości do pakowania chipów) i farmaceutyki (np. krzemionka farmaceutycznej jakości), metoda fizyczna nie może spełnić standardów przemysłowych z powodu problemów takich jak niewystarczająca czystość i trudności w precyzyjnej kontroli wielkości cząstek. Obecnie nadal trzeba polegać na produktach krzemionkowych o wysokiej czystości i ultra-drobnych, przygotowanych metodą chemiczną.

IV. Wnioski: Pozycjonowanie i przyszły kierunek metody fizycznej

Metoda fizyczna przygotowania dwutlenku krzemu to "roztwór podstawowy" w produkcji przemysłowej. Dzięki zaletom prostego procesu, niskich kosztów i dobrej przyjazności dla środowiska zajmuje dominującą pozycję w obszarach średnio- i niskopółkowych, takich jak guma, tworzywa sztuczne i powłoki, i jest ważną technologią wspierającą rozwój przemysłu podstawowego. Jednak jej ograniczenia w czystości, kontroli wielkości cząstek i modyfikacji funkcjonalnej sprawiają, że trudno jest przełamać bariery techniczne w obszarach o wysokiej wartości dodanej.

W przyszłości kierunek rozwoju metody fizycznej może skupić się na dwóch aspektach: po pierwsze, poprawie jednorodności wielkości cząstek i zmniejszeniu ryzyka aglomeracji poprzez optymalizację sprzętu kruszącego i technologii klasyfikacji; po drugie, połączeniu prostych procesów modyfikacji chemicznej (takich jak niskokosztowe modyfikatory powierzchni) w celu poprawy funkcji produktu przy jednoczesnej kontroli kosztów oraz stopniowym przenikaniu do obszarów średnio- i wysokopółkowych w celu osiągnięcia komplementarnego rozwoju z metodą chemiczną.

Kontakt

Zostaw swoje informacje, a skontaktujemy się z Tobą.