粉體是由許許多多小顆粒物質(zhì)組成的集合體,。其共同的征是:具有許多不連續(xù)的面,比表面積大,,由許多小顆粒物質(zhì)組成,。
顆粒的概念
與大塊固體相,相對微小的固體稱之為顆粒,。根據(jù)其尺度的大小,,常區(qū)分為顆粒(particle)、微米顆粒(micronparticle),、亞微米顆粒(sub-micronparticle),、微顆粒(ultramicronparticle)、納米顆粒(nano-particle)等等,。這些詞匯之間有定的區(qū)別,,目前正在建立相應的標準行界定。通常粉體程學研究的對象,,是尺度界于10m到10m范圍的顆粒,。
隨著觀察和實際操作能力的提,,制備和使用這些微小顆粒的不斷地從毫米走入微米,從微米走入納米,。即使還不知道顆粒微細化終點到哪里,,但確實在不斷逼近分子水平。20紀90年代初,,化學家關(guān)注的由60個碳原子組成的32面體的原子群等,,方面是分子簇,另方面可以看到呈現(xiàn)具有粉體顆粒性的狀態(tài),,可以說人類的操作能力入分子和顆粒連續(xù)的時代,。
廣義上說,顆粒不于固體顆粒,,還有液體顆粒,、氣體顆粒。如空氣中分散的水滴(霧,、云);液體中分散的液滴(乳狀液);液體中分散的氣泡(泡沫);固體中分散的氣孔等都可視為顆粒,,它們都是"顆粒學"的研究對象。而粉體程學的研究對象是大宗的固體顆粒集合體,。
從顆粒存在形式上來區(qū)分,,顆粒有單顆粒和由單顆粒聚集而成的團聚顆粒,單顆粒的性質(zhì)取決于構(gòu)成顆粒的原子和分子種類及其結(jié)晶或結(jié)合狀態(tài),,這種結(jié)合狀態(tài)取決于物質(zhì)生成的反應條件或生成過程,。從化學組成來分,顆粒有同物質(zhì)組成的單質(zhì)顆粒和多種物質(zhì)組成的多質(zhì)顆粒,。多質(zhì)顆粒又分為由多個多種單質(zhì)微顆粒組成的非均質(zhì)復合顆粒和多種物質(zhì)固溶在起的均質(zhì)復合顆粒之分,。從性能的關(guān)聯(lián)度來考慮,原子分子的相互作用決定了單顆粒,,單顆粒之間的相互作用決定了團聚顆?;驈秃项w粒的性;團聚與復合顆粒的集合決定了粉體的宏觀性;粉體的宏觀性又影響到其處理過程和產(chǎn)品的。
顆粒的性
從粉體程學廣泛的應用域來看,,以微小顆粒的形式來處理固體物質(zhì)具有如下顯而易見的幾方面的性與有利性:
1.比表面積增大促溶解性和物質(zhì)活性的提,,易于反應處理。
2.顆粒狀態(tài)易于動,,可以計量控制供給與排出和成形,。
3.實現(xiàn)分散、混合,、均質(zhì)化與梯度化,,控制材料的組成與構(gòu)。
4.易于成分分離,有效地從天然資源或廢棄物中分離有用成分,。
如上所述,,可以充分理解以顆粒或顆粒集合體形式處理物料的重要性,。
顆粒的性質(zhì)決定了粉體的性質(zhì),,粉體程學涉及的基本理論主要研究顆粒的體相性質(zhì)(大小與分布、形狀,、比表面積,、堆積性、磁電熱光等性質(zhì));顆粒的表面與界面性質(zhì)(表面的不飽和性,、表面的非均質(zhì)性,、表面能等);顆粒表面的潤濕性(潤濕類型、接觸角與臨界表面張力,、親液·疏液性等);顆粒表面的動電性質(zhì)(表面電荷起源,、顆粒表面電位與吸附性等);顆粒表面的化學反應(類型與機理與反應動力學)等物性與性。
粉體
"粉"與"粒"的關(guān)系
拆字思義,,"粉"乃將米粉碎而成,,"粒"乃米的立存在,這兩個字形象地表明了古人對粉體和顆粒的認識,。尺之棰,,日取其半,不竭,。這是《莊子·天下》中對物質(zhì)微細化過程的直接描述,它形象簡潔地闡明了顆粒無限可分的概念,?!督饎偨?jīng)》也記錄過釋迦佛陀多次以恒河中沙塵顆粒個數(shù)來比喻之大:河中沙粒之多,再以粒沙比喻成為條河,,又可以*地放大到無垠的空間,。
古代賢早已對顆粒構(gòu)成的大千界有了清楚的認識,而且這種無限,、不斷可分與放大的"盡虛空,,遍法界"的多尺度思想和寬廣的意境對我們認識粉體、認識顆粒有著及其重要的啟發(fā)作用,。
人類對客觀界的認識是從微觀,、介觀和宏觀等不同層次上行的,認知范圍的擴大與內(nèi)容的深入,,不斷增強著人類對掌控客觀界的能力,。對于人們熱心的粉體來說,從構(gòu)成原子的微粒子到充滿無數(shù)星的天體群,,都在不同尺度上反應了顆粒(個體)與粉體(群體)之間的密切關(guān)系,。