Le particelle ceramiche hanno una vasta gamma di applicazioni nella scienza dei materiali, nell'elettronica, nell'ingegneria chimica, nella medicina e in altri campi, ma a causa della loro elevata energia superficiale e delle caratteristiche di facile aggregazione, la dispersione è sempre stata una sfida chiave nella preparazione di materiali ceramici ad alte prestazioni. Questo articolo introdurrà tipi comuni di particelle ceramiche e consiglierà disperdenti adatti per diversi materiali ceramici per migliorare la stabilità della dispersione e le prestazioni di lavorazione.
Una particella si riferisce alla più piccola unità indipendente e discreta formata dalla nucleazione e crescita di sostanze in uno specifico sistema di reazioni (come combustione, precipitazione, sintesi in fase gassosa, ecc.), con forme geometriche regolari o irregolari. Può essere inteso come l'individuo più fondamentale che è "innato" nel processo di formazione materiale.
I gruppi idrossilici (-OH) possono mostrare acidità o alcalinità sulla superficie degli ossidi metallici sotto forma di ricezione o fornitura di protoni. Regolando la quantità e la distribuzione dei gruppi idrossilici, è possibile ottenere un controllo preciso dell'acidità e dell'alcalinità superficiale, influenzando così il percorso di attivazione e la selettività delle reazioni catalitiche.
Sui siti metallici insaturi di ossidi metallici o ossidi semiconduttori (come Ti4+, Fe3+), le molecole d'acqua vengono prima adsorbite in forma molecolare, seguite dalla scissione del legame OH, risultando in ponti o gruppi idrossilici terminali (M-OH) e atomi di idrogeno superficiali. La forza trainante termodinamica di questo processo deriva dalla forte acidità Lewis degli ioni metallici, che rende le molecole d’acqua facili da dissociare. Sia gli esperimenti che i calcoli DFT indicano che le superfici coperte con un basso livello di ossigeno tendono a dissociarsi e ad adsorbire, mentre le superfici coperte con un alto contenuto di ossigeno tendono ad adsorbire le molecole.
L'ingegneria degli ossidrili superficiali si riferisce alla regolazione mirata del numero, della distribuzione e dell'attività chimica dei gruppi idrossilici (-OH) sulla superficie dei materiali attraverso mezzi fisici, chimici o plasmonici, al fine di ottenere una regolazione precisa delle proprietà superficiali. I gruppi idrossilici sono i gruppi funzionali polari più comuni che possono formare legami idrogeno, legami di coordinazione o legami covalenti con acqua, ioni metallici, catene polimeriche o biomolecole, alterando significativamente l'idrofilicità, l'energia superficiale, l'attività di adsorbimento/catalitica e la biocompatibilità dei materiali.
Spettroscopia infrarossa: esamina la quantità di luce consumata. Quando una molecola assorbe la luce di una lunghezza d'onda specifica, sappiamo quali gruppi funzionali si trovano al suo interno. Spettroscopia Raman: esamina quanta luce è stata deviata. Viene applicato un raggio laser per analizzare quanto è cambiata la luce rimbalzata, al fine di determinare la struttura molecolare.
