埃尔派知识分享：纳米粉体的分散工艺

纳米粒子粒径小、表面能高，有自发团聚的趋势，团聚会对纳米粉体优势的发挥带来很大影响，因此，改善纳米粉体在液相介质中的分散和稳定性一直以来都是业内持续关注的重点课题。纳米粉体的分散是指粉体颗粒在液相介质中分离散开并在整个液相中均匀分布的过 程，根据分散方法的不同可分为物理分散和化学分散。

物理分散包括超声波分散、机械力分散等，本篇主要对物理法分散纳米粉体作简要介绍。

超声波法

超声分散是一种强度很高的分散手段，是将颗粒悬浮体暴露于超声场中，通过超声波加以处理，其作用原理普遍认为与空化作用有关。

超声波以介质为传播载体，传播过程中存在着正负压强交变周期，介质因此受到挤压和牵拉。当作用于液体介质的超声波振幅足够大时，负压区内的液体介质就会断裂形成微泡，微泡逐渐膨胀成为空化气泡。空化气泡可能溶解于液体介质当中，可能上浮消失，也可能因脱离超声场的共振相位而溃陷，这种现象就是空化作用。

空化作用可以产生微射流和巨大的冲击力，使局部高温高压，纳米粉体的表面能在其作用下削弱，由此防止团聚并充分分散。尽管超声波用于超细粉体悬浮液的分散时可获得理想效果，但由于能耗大、成本高，目前较少用于工业生产。

机械分散法

机械分散借助研磨介质高速运动时产生的剪切力或撞击力等机械力的综合作用使纳米粒子充分分散，主要包括普通球磨、振动球磨、机械搅拌等方法。

普通球磨是最常用的机械分散方式，其效率与填充物的性质和数量、磨球的性质和数量、设备转速等很多因素有关，研磨效率较低。振动球磨的效率远高于普通球磨，其利用研磨腔体高频振动时产生的作用力来粉碎颗粒。强烈的机械搅拌也是破碎团聚的有效方法，主要靠冲击、剪切和拉伸等的综合作用分散物料。

尽管球磨是目前最常用的分散方法，但其缺点显著。研磨过程中，由于介质之间、介质与腔体、介质与物料或物料与腔体之间的撞击和研磨，会导致研磨腔体和介质的磨损，磨损的物质会成为物料中的杂质，并对物料的纯度和性能产生影响。此外，球磨过程极其复杂，机械力的作用也会改变物料的物理化学。

总之，纳米粉体表面积大、表面能高、范德华力强、表面悬键多等特性大大提高了其分散的难度，分散体的性质对于各种工艺参数也有着高强度的敏感性。因此，针对纳米粉体的性质，只有精确控制分散过程中的可变因素，才能得到稳定的分散体系。