الصفحة الرئيسية > قائمة العرض
تُعرف طريقة طحن جزيئات المواد فائقة الرقة باستخدام كرات عالية الطاقة باسم الطحن النانوي بالكرات. وتُنتج السيراميك، وألياف السليلوز النانوية، ومجموعة متنوعة من المواد البيولوجية الأخرى على نطاق واسع باستخدام هذه التقنية. وفي كل من مجالي الإنتاج والبحث، يُستخدم هذا الأسلوب على نطاق واسع. الطحن النانوي بالكرات أصبحت هذه الممارسة شائعة بشكل متزايد. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامها حاليًا في إنتاج منتجات تقنية النانو الجديدة.
يُعدّ تصنيع المواد النانوية أحد التطبيقات العديدة التي يُمكن الاستفادة فيها من الطحن الكروي، وهي طريقة سهلة وصديقة للبيئة. تجمع هذه العملية بين العمليات الميكانيكية والكيميائية، وهي التي تُمكّن من تصنيع جزيئات غير منتظمة الشكل. في مجال علم الأحياء، كان تطبيق الطحن الكروي موضوعًا للعديد من الأبحاث. في هذا القسم، سنناقش أحدث التطورات التي تحققت في هذا المجال، بالإضافة إلى استعراض مسار عملية التسويق التجاري.
يمكن إنتاج الأنظمة الهجينة بسهولة باستخدام الطحن الكروي. ومن الممكن زيادة كمية مادة معينة يمكن استخلاصها باستخدام هذه الطريقة بالتزامن مع المعالجات الكيميائية. وباستخدام هذه الطريقة، يُمكن تصنيع مركبات نانوية قائمة على السليلوز. وقد أثبتت العديد من الدراسات جدوى استخدام الطحن الكروي كطريقة لإنتاج الجسيمات النانوية.
أُجريت العديد من الدراسات التي بحثت تأثيرات اختلاف سرعات الطحن والدوران، بالإضافة إلى المذيب المستخدم. كما لوحظ تغير في شكل المادة ومقاومتها للتلف الحراري نتيجةً للمعالجة.
أثبتت دراسة أجراها لاغارون وزملاؤه قدرة الطحن الكروي على تغيير التركيب الكيميائي لألياف السليلوز النانوية. استخدموا كمادة أولية مسحوق سليلوز متوفر تجاريًا مصنوع من ألياف القطن. وقد تحقق تشتت ممتاز للبلورات النانوية داخل مصفوفة البوليمر عن طريق طحن المادة بسرعة عالية مع تعريضها لظروف مائية أو كارهة للماء.
كان تأثير مدة الطحن على بنية المواد عاملاً آخر تم بحثه. ووفقًا للنتائج، وُجد ارتباط إيجابي بين قطر بلورات السليلوز النانوية الكروية ومدة الطحن. بالإضافة إلى ذلك، تحسّنت كمية بلورات السليلوز النانوية التي أمكن عزلها مع ازدياد تركيز حمض الفوسفوتنجستيك.
كان تأثير المذيب على التبلور عاملاً آخر تم بحثه. وقد أظهرت محاليل الفوسفات الأيونية فعاليتها في إزالة اللجنين وتحفيز تكوين بلورات السليلوز النانوية. تم التوصل إلى هذا الاكتشاف. ومع ذلك، عند استخدام السوائل الأيونية في التجربة، تم الحصول على مردود أقل.
إضافةً إلى ذلك، تم تحليل تأثير الطحن الكروي على خصائص سطح الألياف. بعد الطحن، لوحظ انخفاض ملحوظ في استطالة الألياف عند الكسر. وبالمثل، شهد معامل يونغ للألياف زيادةً أيضاً.
على الرغم من أن هذه الدراسات كشفت عن أهمية وعاء طحن الكراتلا تزال إمكانية تطبيق هذه الطريقة في إنتاج ألياف السليلوز النانوية محدودةً نوعًا ما في الوقت الحالي. وللحصول على فهم أفضل للتغيرات الكيميائية التي تخضع لها ألياف السليلوز النانوية، يلزم إجراء المزيد من البحوث.

يمكن معالجة الجسيمات النانوية وتغيير خصائصها الكيميائية باستخدام تقنية الطحن الكروي. تُستخدم هذه التقنية في البيئات الرطبة والجافة، ويمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من المواد المختلفة. ويمكن تغيير نطاق حجم الجسيمات وخصائص سطح الألياف بطرق متنوعة، اعتمادًا على الوسط المائي والمذيب المستخدم. كما قد تؤثر هذه التقنية على خصائص التحلل الحراري للمواد.
تم تصنيع المواد النانوية المركبة القائمة على السليلوز باستخدام الطحن النانوي الكروي. وقد أثبتت العديد من الدراسات جدوى هذه الطريقة. مع ذلك، لم يتم بحث إمكانية استخدامها في التعديل الكيميائي لجزيئات السليلوز النانوية.
تُعدّ عملية الأسترة من أكثر التفاعلات شيوعًا التي تحدث أثناء التعديل الكيميائي لألياف الكربون النانوية. من جهة أخرى، تُقيّد المجموعات الوظيفية هذا التفاعل. إضافةً إلى ذلك، تُؤثّر المعالجات الأولية المُطبّقة تأثيرًا كبيرًا على كلٍّ من المجموعات الوظيفية وكميات الكواشف المُنتَجة.
بالإضافة إلى ذلك، تُعد مدة عملية الطحن جانبًا آخر يؤثر على خصائص الجسيمات النانوية المنتجة. ونتيجة لذلك، يُعد اختيار الوقت المناسب أمرًا بالغ الأهمية. معدات طحن الكرة وهذه الطريقة ضرورية للغاية. سيساهم ذلك في التحسين الشامل للجودة البصرية للسيراميك.
أثناء عملية الطحن الكروي، تتحرر المناطق البلورية من السليلوز بفعل الأحماض المعدنية. وفي الوقت نفسه، تتفكك المكونات غير المتبلورة للمادة وتتحلل. ويمكن تسهيل عملية استخلاص البلورات النانوية برفع تركيز حمض الفوسفوتنجستيك.
تم إنتاج مسحوق بمتوسط حجم حبيبات يبلغ 271 نانومتر، وبنسبة نقاء عالية تصل إلى 0.5% ذري. وبلغت مساحة سطحه النوعية 7 م²/غ. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت نتائج المجهر الإلكتروني الماسح أن جزيئات السليلوز النانوية موزعة بانتظام في جميع أنحاء المادة.
تُعدّ هذه الخزفيات مناسبة للاستخدام في الأجهزة المغناطيسية البصرية نظرًا لخصائصها. وبسبب موصليتها الحرارية العالية، تُستخدم في تطبيقات الليزر للحماية من التلف الحراري. وقد أدى تطعيم هذه المواد بعناصر أرضية نادرة إلى زيادة كبيرة في ثابت فيرديه الخاص بها. بلغت قيمة ثابت فيرديه للعينات التي تحتوي على RE:TGG -143 راديان/تسلا*متر، وهي قيمة أقل مقارنةً بالخزف النانوي الشفاف TGG.
في نطاق الأطوال الموجية من 400 إلى 800 نانومتر، بلغت النفاذية الضوئية لجسيمات نانوية خزفية شفافة من أكسيد المغنيسيوم والألومنيوم (MgAl2O4) نسبة 78%. أما الجسيمات النانوية الخزفية الشفافة RE:TGG، فقد كانت نفاذيتها الضوئية أعلى بخمس نقاط مئوية من نفاذية جسيمات TGG.
تتميز هذه الفئة من السيراميك بموصلية حرارية مماثلة لتلك الموجودة في البلورات المغناطيسية الضوئية. كما أنها تُستخدم في الإضاءة الحالة الصلبة، ونوافذ المركبات الفضائية، والدروع الشفافة.

تتعدد الطرق الممكنة لإنتاج ألياف السليلوز النانوية (CNFs). يُعدّ طحن المكونات في مطحنة كروية إحدى هذه الطرق. تعتمد عملية الطحن الكروي على استخدام قوة القص الميكانيكية مع وجود عوامل كيميائية. ويمكن الاستفادة من هذه التقنية في كلٍّ من هندسة العمليات والتخليق العضوي. مع ذلك، لم يُستكشف بعدُ استخدام هذه التقنية لإنتاج ألياف السليلوز النانوية المُعدّلة كيميائيًا بالقدر الكافي.
يؤثر نوع المذيب المستخدم على خصائص السليلوز النانوي، ولذا من الضروري تحسين العملية، بما في ذلك مدة وسرعة عملية الطحن. إضافةً إلى ذلك، من المهم تحقيق توازن بين حجم الجزيئات ودرجة تبلورها.
أُجري عدد من الدراسات بهدف التحقق من الطرق التي تعمل بها تقنية النانو آلة طحن الكرات المخبرية يمكن أن تؤثر على خصائص ألياف السليلوز النانوية. تم تقييم عدة أسس بناء مختلفة. كما تم تقييم نوع المذيب وسرعة الدوران ووقت طحن المادة كعوامل مؤثرة محتملة على النتيجة.
أظهرت النتائج ارتفاعًا ملحوظًا في معامل يونغ لبلورات السليلوز النانوية، وانخفاضًا كبيرًا في استطالة الكسر. كما لوحظ انخفاض في درجة البلمرة. وبناءً على هذه النتائج، يُحتمل أن تكون ألياف السليلوز النانوية قد خضعت لعملية الطحن لتعديل وظيفي.
لغرض دراسة بلورية ألياف الكربون النانوية، تم استخدام تقنية حيود الأشعة السينية (XRD). حُدد مؤشر البلورية الظاهري لكل عينة باستخدام معادلة طورها سيغال. وقد تبين أن مؤشر البلورية لبعض العينات أعلى، بينما كانت قيمته أقل في عينات أخرى.
إضافةً إلى ذلك، تم الحصول على صور مجهرية إلكترونية ماسحة (FE-SEM) للعينات المطحونة. ووفقًا للنتائج، أدت عملية الطحن الكروي إلى زيادة تبلور بعض المناطق غير المتبلورة سابقًا. كما أُجريت دراسة مورفولوجية لتقييم تأثير الطحن على خصائص السليلوز النانوي.
على الرغم من كثرة الأبحاث التي أُجريت على ألياف السليلوز النانوية، إلا أن معظمها نُفِّذَ والألياف في حالة رطبة. ولإنتاج هذه الألياف، استُخدمت تقنيات متنوعة، مثل التمييع الدقيق، والمعالجة الأنزيمية المسبقة، والمعالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الكثافة.
مع ذلك، لم يُذكر استخدام الطحن الكروي في تصنيع ألياف السليلوز النانوية إلا في عدد قليل من الأبحاث حتى الآن. ورغم ذلك، تشير الأدلة إلى أن هذه الطريقة توفر العديد من المزايا، منها على سبيل المثال، انخفاض تأثيرها على النظام البيئي المحيط وتكلفتها المعقولة.

يُعدّ طحن المواد باستخدام مطاحن الكرات عالية الطاقة من أكثر الطرق شيوعًا لإنتاج المواد النانوية. ويتم إنتاج الجسيمات متناهية الصغر باستخدام طريقة مباشرة. ويمكن تجميع هذه الجسيمات ودمجها في مادة معدنية صلبة باستخدام التقنيات المناسبة. والطحن عملية، بالإضافة إلى إنتاج مساحيق عالية الجودة، يمكن أن تُحدث أيضًا تحولات متعددة الأشكال في المركبات المطحونة.
في عام 1970، كان جون بنجامين أول من صمم تقنية HEBM. يمكن تطبيق هذه الطريقة على تصنيع مجموعة واسعة من أنظمة السبائك المختلفة. على سبيل المثال، استُخدمت في تصنيع مساحيق PZT النانوية، وجزيئات الهيماتيت النانوية α-Fe2O3، ومحفزات سونو-فنتون النانوية من الماريت الطبيعي.
في عملية الطحن عالي الطاقة، تتكون الشحنة الأولية من مزيج من المساحيق، سواء كانت خزفية أو عنصرية. بعد ذلك، يُضاف مُشتِّت مُختار إلى المساحيق لتغيير سطح الجزيئات.
أثناء عملية الطحن، تتعرض الكرات لمستويات عالية من الصدمات والاحتكاك. وبسبب هذه العمليات المتعددة، تتعرض الجزيئات لتشوه كبير. كما أنها تخضع لعملية لحام بارد أثناء حدوث الطحن. ونتيجة مباشرة لذلك، يتقلص حجم الجزيئات بسرعة كبيرة.
تدور الكرات بسرعة 300 دورة في الدقيقة. وتنتج عن قوة الطرد المركزي المتولدة من الدوران سلسلة من التصادمات المتدحرجة. الكرات المستخدمة في الطحن مُقسّاة، وتتدحرج حول الجدار الداخلي للوعاء. وتختلف كمية الطاقة الحركية المنتقلة إلى الكرات اختلافًا كبيرًا تبعًا لنصف قطر قاعدة الطحن.
على الرغم من قدرة طريقة الطحن عالي الطاقة (HEBM) على إنتاج مواد فائقة النقاء، إلا أنها قد تُسبب آثارًا سلبية على المواد الصلبة بعد طحنها. تشمل هذه الآثار التلوث الناتج عن المواد المُزالة، والتلوث الناتج عن الحركة الميكانيكية، والتلوث عند أسطح التماس بين المواد. إضافةً إلى ذلك، قد يؤدي ازدياد مدة الطحن الكروي إلى تكوين روابط هيدروجينية.
لا توجد طريقة للتحكم في شكل الجسيمات أو كيفية تكتلها أثناء استخدام هذه الطريقة، وهذا عيب آخر من عيوبها العديدة. علاوة على ذلك، تبقى في الطور البلوري قدرٌ من الإجهاد المتبقي. إذا حدث شيء من هذا القبيل، فقد يؤدي ذلك إلى تغيير الانتشارية الحرارية لحبيبات ثاني أكسيد الثوريوم المُطعّمة باللانثانوم.
تُنجز عمليات الطحن الغرواني والميكانيكي والنانوي على أفضل وجه باستخدام الطاقة العالية. مطحنة الكرة المصغرةتتمتع هذه المواد بنطاق واسع من التطبيقات المحتملة، بما في ذلك تجانس المواد المعلقة، وإنتاج المساحيق فائقة النعومة، وتحقيق تشطيبات سطحية نانوية. مع ذلك، قد ينتج عن ذلك أيضًا مساحيق بين فلزية غير منتظمة ذات قوام زجاجي.
يمتد مصنع الإنتاج التابع لشركة تينكان على مساحة إجمالية قدرها 20,000 متر مربع، بينما يشغل مركز البحث والتطوير التابع لها مساحة 2,000 متر مربع. وهذا يضمن قدرة تينكان على تلبية جميع المتطلبات. مطحنة كروية كوكبية عمودية للإنتاج المعايير التي قد يضعها العملاء. حصلت شركة تينكان على أكثر من ثلاثين براءة اختراع، وتتعاون الشركة مع عشرين طبيباً من خمس من أعرق جامعات العالم.
إنتاج آلات غربلة المسحوق تُركز شركة تشانغشا تيانغتشوانغ لتكنولوجيا المساحيق المحدودة بشكل أساسي على المعدات والتكنولوجيا ومواد المساحيق في أنشطتها التجارية. وتشمل مجالات أعمالنا الرئيسية تصنيع مطاحن الكرات المخبرية، والكسارات، وآلات الطحن، وآلات الغربلة، ومعدات الخلط والتحريك، وأنواع أخرى من المعدات المخبرية مثل صناديق القفازات وأجهزة البحث.
حصلت شركة تشانغشا تيانغتشوانغ لتكنولوجيا المساحيق المحدودة على شهادات اعتماد عالمية مرموقة، منها ISO9001 وCE وSGS. إضافةً إلى ذلك، تمتلك الشركة أكثر من 40 براءة اختراع في تقنيات مختلفة، محمية بحقوق ملكية فكرية فريدة. وقد اعترفت بها الحكومة كشركة رائدة في مجال التكنولوجيا المتقدمة. خلاط مسحوق خليط المسحوق شركة تعمل في مقاطعة هونان.
تشكل الجامعات ومعاهد البحوث والشركات القائمة على التكنولوجيا المجموعات الرئيسية للعملاء. مصنعي خلاطات المساحيق تمتلك الشركات أكثر من 20,000 عميل في جميع أنحاء العالم وتصدر منتجاتها إلى أكثر من 60 دولة.