一文全面了解超細粉體的表面包覆技術

眾所周知，超細粉體（通常是指粒徑在微米級或納米級的粒子）具有比表面積大、表面能高及表面活性大等特點，因而具有許多大塊材料難以比擬的優(yōu)異的光、電、磁、熱和力學性能。然而由于超細粉體的小尺寸效應、量子尺寸效應、界面與表面效應以及宏觀量子隧道效應，使其在空氣中和液體介質中容易發(fā)生團聚，若不對其進行分散處理，則團聚的超細粉體就不能完全保持其特異性能。
據了解，對超細粉體進行分散處理的有效途徑是對其進行表面改性。近年來，粉體表面改性技術成為人們關注的熱點技術之一。其中，表面包覆改性是表面改性技術中重要的一種。包覆，又被稱為涂覆或涂層，是利用無機物或有機物對礦粒表面進行包覆以達到改性的方法。
粉體的表面包覆是根據需要在其表面引入一層包覆層，這樣改性后的粉體可以看成是由“核層”和“殼層”組成的復合粉體。通過在粉體表面涂敷一層化學組成不同的覆蓋層，能夠使其具有生物兼容性，提高其熱、機械及化學穩(wěn)定性，改變其光、磁、電、催化、親水、疏水以及燒結特性，提高其抗腐蝕性、耐久性和使用壽命等。
超細粉體包覆技術所形成的核/殼結構是一種新型的復合結構，據了解，目前對于其形成機理，學者們的觀點主要有靜電相互作用、化學鍵合、過飽和度、吸附層媒介等。
1)庫侖靜電引力相互吸引機理。這種觀點認為，包覆劑帶有與基體表面相反的電荷，靠庫侖引力使包覆劑顆粒吸附到被包覆顆粒表面。
2)化學鍵機理。通過化學反應使基體和包覆物之間形成牢固的化學鍵，從而生成均勻致密的包覆層。包覆層與基體結合牢固，不易脫落，但需要基體表面具備一定的官能團。
3)過飽和度機理。這種機理從結晶學角度出發(fā)，認為在某一pH值下，有異相物質存在時，如溶液超過它的過飽和度就會有大量的晶核立即生成，沉積到異相顆粒表面形成包覆層，此時晶體析出的濃度低于溶液中無異相物質時的濃度。這是由于在非均相體系的晶體成核與生長過程中，新相在已有的固相上成核或生長，體系表面自由能的增加量小于自身成核(均相成核)體系表面自由能的增加量，所以分子在異相界面的成核與生長優(yōu)先于體系中的均相成核。
超細粉體表面包覆的基本原則
在復合材料的設計中重要的技術問題就是材料的界面結合。復合粉體的終性能取決于包覆層與芯核及其界面結合狀況。要想得到優(yōu)良的界面結合，就必須考慮以下幾方面的因素：
1)滿足相間熱力學的共容性；
2)滿足相間熱力學的共存性；
3)包覆層與芯核間有較好的潤濕性。
超細粉體的表面包覆方法
目前關于超細粉體的表面包覆技術根據不同方式有幾種分類方法。如按照反應體系狀態(tài)可分為：固相包覆法、液相包覆法、氣相包覆法；按殼層物質性質分為：金屬包覆法、無機包覆法和有機包覆法；按照包覆性質可分為：物理包覆法和化學包覆法等等。