粉砕粒子径が粉末粒子に与える影響は、主に3つの側面に反映されます。それは、物理的特性、プロセス性能、そして最終用途です。
1. 物理的および化学的性質の変化
比表面積と表面エネルギー:
粒子サイズがマイクロメートルやナノメートルレベルにまで小さくなると、比表面積は飛躍的に増加します。例えば、1μm粒子の比表面積は100μm粒子の100倍になります。表面活性は著しく向上します。例えば、薬物の溶出速度はナノサイズ化によって3～5倍に向上します。そして、 触媒反応効率 30%以上増加する可能性があります。
結晶構造の歪み:
機械的な粉砕は格子欠陥率の増加につながります。一般的な金属粉末の粉砕後の転位密度は10^12/cm²に達することもあり、焼結活性化エネルギーの約15～20%の低下に直接影響します。
流動性の低下：
D50 < 20μm の場合、粉末の安息角は通常 45° を超えるため、流動性を向上させるために 0.5-1.2% ナノシリカやその他の流動補助剤を追加する必要があります。
2. プロセス適応性への影響
成形プロセスウィンドウ:
セラミック成形体の成形には、粒度分布の幅を1.2～1.5の範囲に制御する必要があります。幅が狭すぎると充填密度が不十分になります（< 55%）。一方、幅が広すぎると剥離欠陥が発生します。
焼結ダイナミクス:
3Y-TZPセラミック粉末を1μmから0.3μmに微細化すると、焼結温度を150℃下げることができ、密度は92%から99.5%に増加します。
分散安定性:
D90粒子径が5μm未満のスラリーには、ポリカルボキシレート分散剤を0.1～0.5wt%添加する必要があります。ゼータ電位の絶対値は30mV以上である必要があります。これにより、30日間にわたって沈降速度を5%未満に維持することができます。
3. 端末パフォーマンスの相関
機械的特性:
WC-Co 超硬合金中の炭化タングステン粒子サイズが 0.1μm 減少するごとに、硬度は 50 HV 増加しますが、破壊靭性は 0.5 MPa·m^1/2 減少します。
光学特性:
二酸化チタンのD50が0.3μmから0.5μmに増加すると隠蔽力は15%低下しますが、耐候性は20%向上します。
生物学的利用能:
イブプロフェンを D90 < 10μm に微粉化すると、in vitro 溶解 T80 時間は 45 分から 12 分に短縮されます。
研削技術における主要パラメータの制御
エネルギー消費の最適化:
遊星歯車装置を使用する場合 ボールミル アルミナを粉砕する場合、最適な速度比は1:2（タンク：シャーシ）です。30%の充填速度では、60%の充填速度と比較して40%のエネルギーを節約できます。
逆研削閾値:
8時間の粉砕後、α-Al2O3粒子は再凝集する傾向があります。臨界粉砕時間を12時間に延長するには、0.2%のトリエタノールアミンを添加する必要があります。
温度制御:
ナノシリコン粉末を粉砕する際は、スラリー温度を40℃以下に維持する必要があります。この温度を超えると、粒子の成長速度が3倍に増加します。
現在の技術的ボトルネック：サブミクロン粉体のオンライン検出誤差は±8%に留まっており、超微粉体（D50 < 1μm）のタップ密度は理論値より20～30%低い。オンライン粒度モニタリングシステムを備えた多段粉砕プロセス（粗粉砕＋微粉砕＋表面改質）の適用を推奨し、CV値<5%の安定した粒度分布制御を実現する。
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