La différence de force de cohésion entre les différentes poudres est due au type et à la force des forces interparticulaires (forces de Van der Waals, forces capillaires, forces électrostatiques, etc.), et ses principaux facteurs d'influence comprennent la taille des particules, la rugosité de la surface, la teneur en humidité et les propriétés des matériaux, ce qui entraîne une force de cohésion qui peut s'étendre sur plusieurs ordres de grandeur (de 10 ⁻⁶ N à 10 ⁻¹ N). Cette différence peut être décrite quantitativement grâce à l'indice de caractéristique d'agrégation, à la tension superficielle et au modèle de correction de rugosité.
Les particules céramiques ont un large éventail d'applications dans les domaines de la science des matériaux, de l'électronique, du génie chimique, de la médecine et dans d'autres domaines, mais en raison de leur énergie de surface élevée et de leurs caractéristiques d'agrégation faciles, la dispersion a toujours été un défi majeur dans la préparation de matériaux céramiques hautes performances. Cet article présentera les types courants de particules céramiques et recommandera des dispersants appropriés pour différents matériaux céramiques afin d'améliorer la stabilité de la dispersion et les performances de traitement.
Une particule fait référence à la plus petite unité indépendante et discrète formée par la nucléation et la croissance de substances dans un système de réaction spécifique (comme la combustion, la précipitation, la synthèse en phase gazeuse, etc.), avec des formes géométriques régulières ou irrégulières. Il peut être compris comme l’individu le plus fondamental qui est « inné » dans le processus de formation matérielle.
Les groupes hydroxyle (-OH) peuvent présenter une acidité ou une alcalinité à la surface des oxydes métalliques sous forme de réception ou d'apport de protons. En ajustant la quantité et la distribution des groupes hydroxyle, un contrôle précis de l'acidité et de l'alcalinité de la surface peut être obtenu, affectant ainsi la voie d'activation et la sélectivité des réactions catalytiques.
Sur les sites métalliques insaturés d'oxydes métalliques ou d'oxydes semi-conducteurs (tels que Ti4+, Fe3+), les molécules d'eau s'adsorbent d'abord sous forme moléculaire, suivies d'un clivage de la liaison O-H, résultant en des groupes hydroxyles pontés ou terminaux (M-OH) et des atomes d'hydrogène de surface. La force motrice thermodynamique de ce processus provient de la forte acidité de Lewis des ions métalliques, qui rend les molécules d’eau faciles à dissocier. Les expériences et les calculs DFT indiquent que les surfaces couvertes à faible teneur en oxygène ont tendance à se dissocier et à s'adsorber, tandis que les surfaces couvertes à haute teneur en oxygène ont tendance à adsorber les molécules.
L'ingénierie des surfaces hydroxyles fait référence à la régulation ciblée du nombre, de la distribution et de l'activité chimique des groupes hydroxyles (-OH) à la surface des matériaux par des moyens physiques, chimiques ou plasmoniques, afin d'obtenir un ajustement précis des propriétés de surface. Les groupes hydroxyle sont les groupes fonctionnels polaires les plus courants qui peuvent former des liaisons hydrogène, des liaisons de coordination ou des liaisons covalentes avec l'eau, des ions métalliques, des chaînes polymères ou des biomolécules, modifiant de manière significative l'hydrophilie, l'énergie de surface, l'activité d'adsorption/catalytique et la biocompatibilité des matériaux.
