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| 超细粉体表征方法及应用进展 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-07-14 10:24:34 浏览次数： |
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超微粉体（又称超细粉体），通常是指粒径在1250 目（10μm）以下的粉体，又可分为微米粉体、亚微米粉体和纳米粉体，当固形物质粉碎至微米甚至纳米尺寸时，该粉体的物理、化学特性都发生极大的变化。超细粉体技术起源于二十世纪70 年代中期，自80 年代成为各国研究的重点，国外对超细粉体技术非常重视，并先后建立了粉体研究机构。
在我国自上世纪80、90 年代开始才逐步受到越来越多研究机构和行业重视。目前，人们已将超细粉体的研究成果转化到电子信息、化工、轻工、冶金、复合材料、核技术、生物医学以及国防尖端技术等领域，大大推进了这些领域的发展。随着超细粉体材料研究的深化，其地位在国民经济各领域越来越重要，今后在各行业尤其是一些新兴高科技领域，应用前景十分广阔。
1 超细粉体的表征方法
超细粉体的表征是进行粉体分析研究和加工应用的基础，包括粒度分析、比表面积的测定、化学成分及物理结构的表征和团聚体的表征等。
1.1 超细粉体的粒度分析
颗粒粒度是指物料经过细分散后尺寸的状态，可以用于超细粉体粒度分析的主要方法有：激光衍射散射法、沉降法、电阻法和电镜法。
1.1.1 激光衍射散射法
激光衍射散射法中应用最多的是激光衍射粒度仪，该仪器在假定粉体颗粒为球形、单分散条件基础上，利用光的散射现象测量颗粒大小，颗粒尺寸越大，散射角越小；颗粒尺寸越小，散射角越大。其优点是：测量范围广（0.5~300μm）、结果精确度高、测量时间短、操作方便、能得到样品体积的分布。缺点是：对于检测器的要求高、不同仪器检测结果对比性差、分辨率较低、不适于测量粒度分布范围很窄的样品。
1.1.2 沉降法沉降法
在油漆和陶瓷行业是一个传统的测量方法，测量范围一般为44μm以上；用于沉降法的仪器造价虽然较低，但与激光粒度仪相比，其测量时间长、速度慢，不利于重复分析，测量结果往往手操作手法及环境温度影响，对于2μm以下的颗粒会因布朗运动导致测量结果偏小。
1.1.3 电阻法
又叫库尔特法，适合于测量粒度均匀（即粒度分布范围窄）的粉体样品，也适用于测量
水中稀少的固体颗粒的大小和个数，所测的粒径为等效电阻径，测试所用的介质通常是导电性能较好的生理盐水。与其他粒度测定方法相比，库尔特法分辨率最高，而且测量时间短、重复性和代表性较好、操作简便误差较小；缺点是：动态范围较小、易被颗粒堵塞使测量中止、测量下限不够小，一般测量下限为1μm。
1.1.4 电镜法电镜
主要分为扫描电镜、透射电镜、扫描隧道电镜等。通过电镜扫描，可以直观的观测到颗粒形状信息，试验过程中要求颗粒处于良好的分散状态；要获得准确的结果，需要大量的电镜图片进行统计。
1.2 比表面积的测量方法
在材料细分散的制备中，由于颗粒尺寸越来越小，形成了越来越多颗粒表面，引起表面能的巨大变化，用比表面积的概念把颗粒表面积与颗粒尺寸联系起来，即：体积比表面积= 颗粒总表面积/ 颗粒总体积；质量比表面积= 颗粒总表面积/ 颗粒总质量。
在实际应用中，粉体的比表面积可以通过浸湿热法、吸附法以及透过法几种方法来测量，采取哪种方法要根据测量要求和物料、设备等条件决定。
1.3 化学成分和物理结构的表征方法
经典的化学分析方法分析准确，但是受限于化学稳定性好的粉体材料。相比之下，仪器分析显示出独特的优越性。扫描电子显微镜的优点是景深大、图像立体、放大倍数高、制样简单、样品的电子损伤小，可直接探测样品表面成分，对微区的化学成分进行分析。结合X 射线多晶衍射法所建立的物相分析，可弥补一般的化学分析、原子光谱分析都只能确定样品中存在哪些元素，而不能确定这些元素组成了哪些物相的问题。
1.4 团聚态的表征
团聚体的性质可分为团聚体的尺寸、形状、分布、含量；团聚体的气孔率、气孔尺寸及分布；团聚体的密度、内部显微结构、强度；团聚体内一次颗粒之间的键合性质等[ 3 ]。目前常用的团聚体表征方法主要有显微结构观察法、素胚密度- 压力法以及压汞法等[ 8 ]。
2 超细粉体的应用进展
超细粉体材料经过近几十年的发展，其应用已经渗透到各行各业中，如电子信息、轻工、化工、军事、中医药、农业及食品等。
2.1 在电子信息行业中的应用
在电子信息行业中，超细粉主要用于制备磁记录材料、电子浆料以及电子陶瓷材料。采用超细粉体制备的磁记录材料具有稳定性好、图像清晰、信噪比高、失真小等优点。在磁记录元件的涂层中用LaF3 超细粉作为固体润滑剂，可使涂层及磁头寿命大幅提高。用于导电浆的导电性粉末有Au、Pt、Pd、Ag、Cu、Ni 等；用于介电浆的粉末有BaTiO3、TiO2 等；用于电阻浆的粉末有RuO2、MoO3、LaB6、C 等。我国自行生产的电子浆料远不能满足要求，每年要依靠一定数量进口电子浆料，电子浆料是未来超细粉重要的应用之一。在电子陶瓷材料方面，通常是以BaTiO3 或钛酸锶钡为主要成分，添加其他微量元素，具有优良的光、电、磁性能，广泛用于电容器、电光器件、铁电存储器等电子元件的制备。
2.2 在军事工业中的应用
在军事工业中，超细粉体由于表面积增大，活性增强，各种反应易于进行，而且反应充分，因此，采用超细燃料加入火箭推进剂中，可以大大提高推进剂的燃烧速率，改善药体的力学性能，从而提高火箭发动机的命中精度和威力，对实现国防现代化极为重要。
2.3 在轻工、化工中的应用
由氮化硅超细粉为原料制造的复合材料材，抗裂系数、抗折强度、耐压强度和硬度都都较好在工业行业中制造滑动轴承、滚动轴承用滚珠、俄罗斯产离心泵用端部密封件、切削工具、耐磨喷嘴、透平的叶片及耐火制品等。
采用TiO2 超细粉制成的超细薄膜光电性能好，用于新型太阳能电池，不仅能满足薄膜电极要有一定的厚度、大面积平整度好以及粗糙度因子高等要求，而且所需实验设备简单，操作方便，具有较高的实用价值。
随着化学工业对环保意识的提高，超细粉体材料用作废气、废水处理将成为未来环境保护发展的趋势。
3 超细粉体应用前景展望
目前，超细粉体技术尚处于起步阶段，在优势突出的同时也存在一些有待解决的问题，在行业起步晚、起点低的情况下，国内超细粉体加工技术、产品质量及理论研究等与先进国家相比尚有一定的差距。随着研究的深化及拓展，未来超细粉体要达到规模化、产业化生产，与新材料科学、医学、化工、军工、电子、航天等领域的交融使得其应用具有广阔的前景。
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