A diferença na força coesiva entre diferentes pós é devido ao tipo e força das forças interpartículas (forças de van der Waals, forças capilares, forças eletrostáticas, etc.), e seus principais fatores de influência incluem tamanho de partícula, rugosidade superficial, teor de umidade e propriedades do material, resultando em força coesiva que pode abranger múltiplas ordens de magnitude (de 10 ⁻⁶ N a 10 ⁻¹ N). Essa diferença pode ser descrita quantitativamente por meio do índice de características de agregação, tensão superficial e modelo de correção de rugosidade.
As partículas cerâmicas têm uma ampla gama de aplicações em ciência de materiais, eletrônica, engenharia química, medicina e outras áreas, mas devido à sua alta energia superficial e características de fácil agregação, a dispersão sempre foi um desafio importante na preparação de materiais cerâmicos de alto desempenho. Este artigo apresentará tipos comuns de partículas cerâmicas e recomendará dispersantes adequados para diferentes materiais cerâmicos para melhorar a estabilidade da dispersão e o desempenho do processamento.
Uma partícula refere-se à menor unidade independente e discreta formada pela nucleação e crescimento de substâncias em um sistema de reação específico (como combustão, precipitação, síntese em fase gasosa, etc.), com formas geométricas regulares ou irregulares. Pode ser entendido como o indivíduo mais fundamental que é “inato” no processo de formação material.
Os grupos hidroxila (- OH) podem apresentar acidez ou alcalinidade na superfície dos óxidos metálicos na forma de recepção ou fornecimento de prótons. Ao ajustar a quantidade e distribuição dos grupos hidroxila, pode-se conseguir um controle preciso da acidez e alcalinidade da superfície, afetando assim a via de ativação e a seletividade das reações catalíticas.
Em locais metálicos insaturados de óxidos metálicos ou óxidos semicondutores (como Ti4+, Fe3+), as moléculas de água primeiro são adsorvidas na forma molecular, seguida pela clivagem da ligação O-H, resultando em pontes ou grupos hidroxila terminais (M-OH) e átomos de hidrogênio na superfície. A força motriz termodinâmica deste processo vem da forte acidez de Lewis dos íons metálicos, tornando as moléculas de água fáceis de dissociar. Tanto os experimentos quanto os cálculos DFT indicam que as superfícies cobertas com baixo teor de oxigênio tendem a dissociar e adsorver, enquanto as superfícies cobertas com alto teor de oxigênio tendem a adsorver moléculas.
A engenharia de hidroxila de superfície refere-se à regulação direcionada do número, distribuição e atividade química de grupos hidroxila (- OH) na superfície dos materiais por meios físicos, químicos ou plasmônicos, a fim de obter um ajuste preciso das propriedades da superfície. Os grupos hidroxila são os grupos funcionais polares mais comuns que podem formar ligações de hidrogênio, ligações de coordenação ou ligações covalentes com água, íons metálicos, cadeias poliméricas ou biomoléculas, alterando significativamente a hidrofilicidade, energia superficial, atividade de adsorção/catalítica e biocompatibilidade dos materiais.
