نانو-آسیاب و مخلوط‌کننده های زیرکونیای تثبیت شده با ایتریم برای آسیاب گلوله‌ای سیاره‌ای

انتخاب YSZ برای فرآوری در مقیاس نانو اساسی است:

• مقاومت در برابر سایش بی‌نظیر: زیرکونیا سخت‌ترین و مقاوم‌ترین ماده در برابر سایش است که معمولاً برای کوزه‌های آسیاب استفاده می‌شود. این مهم‌ترین ویژگی برای آسیاب نانو است، زیرا هرگونه سایش از خود کوزه، ذرات درشت را وارد می‌کند و از دستیابی به یک آسیاب نانومتری ثابت و آلودگی نمونه جلوگیری می‌کند.
• چقرمگی شکستگی شدید: زیرکونیا در برابر ضربه بسیار مقاوم است و نسبت به آلومینا یا عقیق شکننده‌تر است. این ماده می‌تواند در برابر تنش‌های مکانیکی شدید آسیاب نانو با انرژی بالا و طولانی‌مدت، بدون ایجاد ریزترک یا خرد شدن، مقاومت کند.
• آلودگی کم و زیست‌سازگار: در حالی که هیچ کوزه‌ای 100٪ بدون سایش نیست، کوزه‌های زیرکونیا تنها مقادیر ناچیزی از اکسیدهای زیرکونیوم و ایتریم را وارد می‌کنند. این مواد اغلب در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی بی‌اثر هستند و زیست‌سازگار در نظر گرفته می‌شوند، که آنها را برای طیف وسیع‌تری از کاربردهای پیشرفته نسبت به سایر سرامیک‌ها قابل قبول می‌کند.
• چگالی بالا: چگالی بالای زیرکونیا انرژی آسیاب را در طول عملکرد آسیاب گلوله‌ای سیاره‌ای افزایش می‌دهد و فرآیند آسیاب را برای شکستن ذرات به محدوده نانو کارآمدتر می‌کند.

• سطح داخلی فوق‌العاده صاف: کوزه‌ها به گونه‌ای پردازش می‌شوند که دارای یک روکش شیشه‌ای و آینه‌ای هستند که سطح تماس را برای چسبندگی ذرات به حداقل می‌رساند و تمیز کردن آسان و کامل را برای جلوگیری از آلودگی متقابل بین دسته‌ها تسهیل می‌کند.
• آب‌بندی هرمتیک: درب با یک مکانیسم آب‌بندی دقیق (اغلب با استفاده از یک حلقه O-ring PTFE یا سیلیکون) طراحی شده است تا امکان‌پذیر باشد:
  • فرآوری اتمسفر بی‌اثر: برای آسیاب نانو مواد حساس به هوا (به عنوان مثال، نانوپودرهای فلزی، مواد باتری خاص) که می‌توانند اکسید شوند یا خود به خود مشتعل شوند، حیاتی است.
  • حفظ حلال: برای فرآیندهای آسیاب نانو مرطوب ضروری است، که اغلب برای دستیابی به اندازه‌های ذرات کوچک‌تر از آسیاب خشک کارآمدتر هستند.
• مهندسی دقیق: کاملاً متعادل برای چرخش با سرعت بالا (اغلب تا 800 دور در دقیقه یا بیشتر) برای اطمینان از عملکرد پایدار بدون لرزش، که برای نتایج ثابت و قابل تکرار بسیار مهم است.

• دستیابی به اندازه‌های واقعی نانو: سایش کم از معرفی مجدد ذرات بزرگ‌تر جلوگیری می‌کند و امکان ایجاد سوسپانسیون‌ها و پودرهای نانو پایدار و ثابت را فراهم می‌کند.
• طولانی‌ترین عمر مفید: مقاومت در برابر سایش استثنایی به این معنی است که ابعاد داخلی و سطح کوزه در یک دوره بسیار طولانی ثابت می‌ماند و نتایج ثابت را دسته به دسته تضمین می‌کند.
• پایداری شیمیایی برتر: نسبت به تقریباً تمام مواد شیمیایی و حلال‌ها بی‌اثر است و آن را برای طیف وسیعی از واکنش‌های پراکندگی و سنتز نانو ایده‌آل می‌کند.
• مقاومت مکانیکی بالا: در برابر نیروهای ضربه‌ای بالایی که برای خرد کردن نانو و آلیاژ مکانیکی مورد نیاز است، مقاومت می‌کند.

• مواد باتری: سنتز و فرآوری کاتد (به عنوان مثال، NMC، LFP) و مواد آند (به عنوان مثال، نانو سیلیکون، گرافیت) برای افزایش انتشار یون و عملکرد باتری.
• داروها: تولید APIهای نانو کریستالی (مواد فعال دارویی) برای بهبود حلالیت و فراهمی زیستی.
• رنگدانه‌ها و رنگ‌ها: ایجاد نانو رنگدانه‌ها برای جوهرها، پوشش‌ها و لوازم آرایشی با کیفیت بالا که به استحکام و پایداری رنگ استثنایی نیاز دارند.
• سرامیک‌های پیشرفته: تهیه نانوپودرها برای تف جوشی سرامیک‌های پیشرفته مانند ZTA (آلومینای سخت‌شده با زیرکونیا) با خواص مکانیکی برتر.
• الکترونیک: تولید نانوپودرها برای جوهرهای رسانا، فریت‌ها و سایر اجزای الکترونیکی.

برای محققانی که به آسیاب در مقیاس نانو اختصاص داده شده‌اند، کوزه‌های سیاره‌ای زیرکونیا فقط یک گزینه نیستند - آنها یک ضرورت هستند. آنها ترکیب ضروری آلودگی نزدیک به صفر و دوام شدید را که برای دستیابی و حفظ قابل اطمینان اندازه‌های ذرات در محدوده نانومتر مورد نیاز است، ارائه می‌دهند. سرمایه‌گذاری در یک کوزه زیرکونیا، سرمایه‌گذاری در یکپارچگی، تکرارپذیری و موفقیت تحقیق و توسعه مواد نانو پیشرفته است.