粉體合成與特性分析

軟團聚體

軟團聚體(soft agglomerate)是一群靠弱力相黏的鬆散顆粒團,那種你一搓、或攪進液體就散開的團。想想一袋麵粉裡的結塊、或可可粉裡的疙瘩:粉粒黏在一起,但打蛋器或篩網一下就把它們打回自由的粉末。軟團聚體無時不刻在形成,純粹因為細顆粒彼此吸引、也被水氣的橋樑吸引,所以幾乎每一種乾的細粉,其實都是團聚體的粉末,而非真正分開顆粒的粉末。

它的定義特徵是顆粒僅由弱的表面吸引力維繫,即凡得瓦力(van der Waals forces)與吸附水的毛細橋,而非化學鍵或燒結頸。這正是它與硬團聚體的關鍵對比:軟團聚體可以用不多的能量打回其原始顆粒,幾分鐘的球磨、超音波攪動、或在選得好的液體中良好分散,而硬團聚體則不行。軟團聚體在乾燥時形成,當濕粉末乾掉、毛細力把顆粒拉成團;也在儲存時形成,細粉在罐子裡慢慢結團。它們是個麻煩,卻是可治的麻煩。

軟團聚體之所以要緊,是因為若在成形前不把它們打散,它們的行為就像大顆粒、堆積不均,而每個存活下來的團聚體會在燒製後於其原位留下一個比正常大的氣孔,正是硬團聚體所造成的同一種缺陷,只是這裡本來可以避免。球磨與分散步驟的全部意義,就是把軟團聚體打散,讓真正的細顆粒均勻堆積。誠實而樂觀的訊息是:不像硬團聚體,軟團聚體是可修復的:用對的球磨或一份良好分散的懸浮液,你就能把它敲回自由顆粒,找回你花錢買的那種細而均勻的粉末。

一種乾燥的奈米粉看起來像粗砂,因為它的細顆粒已結成軟團聚體。在選得好的液體中施加幾分鐘超音波攪動,團塊便碎開,量得的粒徑就掉回真正的奈米尺度。

弱結合的團塊用不多的能量就能打散;球磨與分散的目的就是要把它們拆解。

軟團塊與硬團塊在罐子裡看來相似,行為卻相反。軟團聚體靠球磨或良好分散就能打散、可以補救,而硬團聚體是化學鍵結、無法補救,所以分辨兩者就等於判斷這粉末還救不救得回來。

又稱
soft agglomerateagglomerateloosely bound cluster軟聚集體軟凝聚體