Questa macchina è un mulino a sfere planetario di alta precisione progettato per laboratori di ricerca e sviluppo avanzati. La sua funzione principale è la macinazione ultra-fine, la miscelazione, l'omogeneizzazione e la lega meccanica di piccole quantità di campioni fino alla nanoscala (tipicamente < 100 nm). È caratterizzato dalla sua versatilità nel supportare sia la macinazione a secco che i metodi di polverizzazione a umido all'interno di un design compatto da banco.
1. Principio di funzionamento di base: movimento planetario
La caratteristica distintiva è il suo movimento "planetario", che genera forze centrifughe estremamente elevate:
Doppia rotazione: Più vasi di macinazione (vasi del mulino) sono fissati su un disco rotante chiamato disco planetario o ruota solare. Ogni vaso ruota attorno al proprio asse (rivoluzione) mentre l'intero disco ruota simultaneamente nella direzione opposta attorno a un asse centrale (rotazione).
Impatto ad alta energia: Questo movimento sinergico spinge le sfere di macinazione all'interno dei vasi lungo traiettorie complesse. Le sfere collidono con le pareti dei vasi e tra loro con un'energia tremenda, combinando impatto e attrito per polverizzare il materiale del campione in modo efficiente e rapido.
Controllo preciso: Il rapporto di velocità tra il disco e i vasi è fondamentale, consentendo agli utenti di controllare con precisione l'apporto di energia per ottenere le dimensioni delle particelle desiderate.
2. Caratteristiche e specifiche principali
| Caratteristica | Descrizione | Significato |
| Modalità di macinazione | Macinazione a secco e macinazione a umido | A secco: Adatto per materiali fragili, macinazione da grossolana a medio-fine.
A umido: Essenziale per la nano-macinazione, previene l'agglomerazione, raffredda il campione. |
| Finezza finale | Nanoscala (< 100 nm) | In grado di raggiungere le dimensioni delle particelle richieste per la ricerca avanzata nel campo della scienza dei materiali, della farmaceutica e della nanotecnologia. |
| Tipo di design | Orientamento verticale | Ingombro compatto da banco, ottimale per laboratori con spazio limitato. I vasi sono montati verticalmente sul disco planetario. |
| Capacità del campione | Piccola scala da laboratorio | I volumi dei vasi variano tipicamente da 12 ml a 500 ml, ideali per R&S dove il materiale è scarso o costoso. Riduce al minimo lo spreco di campioni. |
| Controllo della velocità | Velocità variabile (ad es., 100 - 1100 rpm) | Il controllo digitale della velocità di rotazione (RPM) è fondamentale per la replicabilità e l'ottimizzazione dell'energia di macinazione per diversi materiali. |
| Programmabilità | Timer digitale, programmazione del ciclo | Consente di impostare durate di macinazione precise (da secondi a ore) e spesso presenta cicli intermittenti (a impulsi) o inversi per prevenire il surriscaldamento. |
| Materiali dei vasi e delle sfere | Acciaio inossidabile, carburo di tungsteno, agata, zirconia, PTFE | La scelta del materiale è fondamentale per prevenire la contaminazione. La zirconia è altamente preferita per la nano-macinazione grazie alla sua elevata densità e resistenza all'usura. |
3. Suddivisione dettagliata delle modalità di macinazione
A) Polverizzatore a macinazione a secco verticale su nanoscala
Processo: Il campione viene caricato come polvere secca nel vaso di macinazione.
Sfide: Quando si mirano a particelle su nanoscala, la macinazione a secco può portare all'agglomerazione (riadesione delle particelle) e all'incrostazione sulle pareti del vaso a causa delle forze di van der Waals.
Soluzioni: Richiede spesso l'uso di un agente di controllo del processo (PCA)—una piccola quantità di sostanza tensioattiva (ad es., acido stearico)—per rivestire le particelle e prevenire la saldatura a freddo. Ottimale per materiali intrinsecamente fragili.
Ideale per: Riduzione delle dimensioni iniziale, macinazione di materiali sensibili all'umidità, preparazione di polveri secche per l'analisi a diffrazione a raggi X (XRD).
B) Polverizzatore a macinazione a umido verticale su nanoscala
Processo: Il campione viene combinato con un mezzo liquido (ad es., acqua, etanolo, esano) all'interno del vaso per formare una sospensione o una slurry.
Vantaggi: Il liquido agisce come refrigerante (riducendo l'accumulo di calore) e come disperdente (mantenendo le nanoparticelle separate), il che è fondamentale per ottenere una dispersione stabile e reale su nanoscala. Risulta in una distribuzione delle dimensioni delle particelle più uniforme.
Ideale per: Finezza estrema, preparazione di nano-sospensioni, macinazione di materiali duttili e minimizzazione della degradazione termica di campioni sensibili.
4. Applicazioni nella preparazione di piccoli campioni da laboratorio
Questa macchina è indispensabile nei settori in cui è necessario preparare piccoli campioni rappresentativi in uno stato estremamente fine e omogeneo:
Scienza dei materiali: Sintesi di nano-polveri, lega meccanica, produzione di materiali compositi.
Geologia e miniere: Polverizzazione di campioni di roccia, minerali e suolo in una polvere fine per analisi chimiche precise (XRF, ICP-MS).
Prodotti farmaceutici: Riduzione delle dimensioni dei principi attivi farmaceutici (API) per migliorare la biodisponibilità e omogeneizzazione delle formulazioni.
Prodotti chimici e ceramiche: Preparazione di polveri ceramiche fini, pigmenti e catalizzatori.
Biologia e agricoltura: Macinazione di tessuti vegetali, semi e campioni di suolo per l'analisi dei nutrienti e degli agenti contaminanti.
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