آسیاب گلوله ای آزمایشگاهی 1 لیتری همه کاره و با عملکرد بالا در مقیاس نانو با مخزن زیرکونیای 100 میلی لیتری

پایه آسیاب (ظرفیت 1 لیتری): این نشان دهنده اندازه خود دستگاه آسیاب گلوله ای سیاره ای است. یک نشان "1L" معمولاً به این معنی است که دستگاه برای جا دادن یک یا چند ظرف آسیاب طراحی شده است که حجم کل آنها تقریباً 1 لیتر است. به عنوان مثال، می تواند چهار ظرف 250 میلی لیتری یا، در این مورد، کاملاً با ظروف کوچکتر مانند یک مخزن 100 میلی لیتری سازگار باشد.

مجموعه آسیاب (مخزن زیرکونیای 100 میلی لیتری): این ظرف و مجموعه گلوله ای است که برای فرآیند آسیاب استفاده می شود، ساخته شده از زیرکونیای تثبیت شده با ایتریم (YSZ).

این ترکیب برای دستیابی به ظرافت در مقیاس نانو با نمونه های کوچک و با ارزش ایده آل است.

تطبیق پذیری پلت فرم: آسیاب 1 لیتری یک واحد رومیزی قوی است که یک درایو پایدار و قدرتمند را برای حرکت سیاره ای فراهم می کند. مزیت اصلی آن انعطاف پذیری است. در حالی که می تواند دسته های بزرگتر را با ظروف بزرگتر اداره کند، در اجرای ظروف کوچکتر (مانند مخزن 100 میلی لیتری) با راندمان بالا عالی است.

ورودی انرژی بالا: نیروی گریز از مرکز قابل توجهی را از طریق چرخش های متضاد دیسک سیاره ای و ظروف ایجاد می کند که برای شکستن ذرات تا مقیاس نانو ضروری است.

کنترل دقیق: دارای کنترل های دیجیتال برای تنظیم سرعت چرخش (RPM) و زمان آسیاب با دقت بالا است که نتایج قابل تکرار را در آزمایشات تضمین می کند.

انتخاب مجموعه 100 میلی لیتری زیرکونیا برای کاربردهای مقیاس نانو بسیار مهم است.

• سختی شدید و مقاومت در برابر سایش: زیرکونیا یکی از سخت ترین مواد مورد استفاده برای ظروف آسیاب است. سایش و آلودگی را به حداقل می رساند که برای آسیاب نانو که در آن حتی مقادیر کمی از مواد ساییده شده می تواند نتایج را منحرف کند، کاملاً حیاتی است.
• چگالی بالا: چگالی بالای گلوله های آسیاب زیرکونیا به انرژی ضربه بیشتر در حین آسیاب تبدیل می شود و منجر به خرد شدن موثرتر می شود.
• بی اثری شیمیایی: زیرکونیا از نظر شیمیایی در برابر اکثر مواد بی اثر است و از حفظ خلوص نمونه اطمینان حاصل می کند. برای آسیاب کردن مواد خورنده یا حساس ایده آل است.

• ایده آل برای مقادیر تحقیق و توسعه: این حجم برای پردازش نمونه های کوچک و گرانبها (به عنوان مثال، 1/3 تا 1/2 حجم ظرف، بنابراین تقریباً 10-30 گرم نمونه به اضافه محیط آسیاب) عالی است. این ضایعات را به حداقل می رساند و به محققان اجازه می دهد با مواد گران قیمت یا با مقدار محدود کار کنند.
• استفاده کارآمد از انرژی: یک ظرف کوچکتر روی یک پایه 1 لیتری قدرتمند تضمین می کند که انرژی حاصل از حرکت سیاره ای به طور موثر به جرم نمونه کوچک منتقل می شود و از "بالشتک" شدن نمونه جلوگیری می کند و در نتیجه آسیاب سریعتر و کارآمدتر می شود.

برای دستیابی به ذرات در مقیاس نانو، این فرآیند معمولاً به شرح زیر است:

1. بارگیری: مواد نمونه در ظرف زیرکونیای 100 میلی لیتری قرار می گیرد. گلوله های آسیاب زیرکونیا با اندازه مناسب (به عنوان مثال، 0.5 میلی متر تا 3 میلی متر برای آسیاب نانو) اضافه می شوند. ظرف نباید بیش از نیمی پر شود (شامل گلوله ها و نمونه) تا امکان حرکت مناسب فراهم شود.
2. آسیاب مرطوب (توصیه شده برای مقیاس نانو): یک کمک آسیاب مایع یا حلال (به عنوان مثال، آب، اتانول، هگزان) برای پوشاندن نمونه و گلوله ها اضافه می شود. این برای آسیاب نانو بسیار مهم است زیرا:
   • از تجمع ذرات ریز جلوگیری می کند.
   • نمونه را خنک می کند و باعث کاهش تخریب ناشی از گرما می شود.
   • به ایجاد یک سوسپانسیون نانو پایدار کمک می کند.
3. تنظیم پارامتر: ظرف به طور ایمن روی آسیاب بسته می شود. سرعت (اغلب 300-600 دور در دقیقه) و زمان (از چند دقیقه تا چند ساعت) بر اساس سختی مواد و ظرافت مورد نظر تنظیم می شود.
4. آسیاب: حرکت سیاره ای شروع می شود و باعث می شود گلوله های زیرکونیا به دیواره های ظرف ضربه بزنند و اصطکاکی نمونه را آسیاب کنند.
5. استخراج نتیجه: پس از آسیاب، نانو پودر یا سوسپانسیون حاصل با دقت از ظرف زیرکونیا جمع آوری می شود.

• بهینه برای آماده سازی نانو: آسیاب 1 لیتری با انرژی بالا همراه با مخزن زیرکونیای عاری از آلودگی یک راه اندازی اثبات شده برای دستیابی به ذرات است< 100 نانومتر.
• حداقل آلودگی: زیرکونیا تضمین می کند که نمونه خالص باقی می ماند که برای تکنیک های تحلیلی مانند XRD، XRF و ICP-MS بسیار مهم است.
• پردازش نمونه کوچک: ایده آل برای تحقیق و توسعه که در آن مواد کمیاب یا گران قیمت هستند.
• مقیاس پذیری: پلت فرم 1 لیتری امکان مقیاس پذیری آسان را فراهم می کند. پارامترهای بهینه شده در ظرف 100 میلی لیتری اغلب می توانند به ظروف بزرگتر برای تولید دسته ای بزرگتر ترجمه شوند.

این سیستم در زمینه هایی که به بالاترین سطح ظرافت و خلوص نمونه نیاز دارند، ضروری است:

• علم مواد پیشرفته: تهیه نانو سرامیک ها، پودرهای کامپوزیت و گرافن.
• تحقیقات دارویی: نانو اندازه کردن مواد فعال برای افزایش فراهمی زیستی.
• تحقیقات باتری: همگن سازی و نانو آسیاب مواد کاتد/آند (به عنوان مثال، LFP، NMC).
• الکترونیک: تهیه خمیرهای الکترونیکی ریز و پودرهای سرامیکی.
• زمین شناسی: پودر کردن فوق العاده ریز نمونه های زمین شناسی برای تجزیه و تحلیل عناصر کمیاب.