粉體是由許許多多小顆粒物質組成的集合體。其共同的征是:具有許多不連續的面,比表面積大,由許多小顆粒物質組成。
與大塊固體相,相對微小的固體稱之為顆粒。根據其尺度的大小,常區分為顆粒(particle)、微米顆粒(micronparticle)、亞微米顆粒(sub-micronparticle)、微顆粒(ultramicronparticle)、納米顆粒(nano-particle)等等。這些詞匯之間有定的區別,目前正在建立相應的標準行界定。通常粉體程學研究的對象,是尺度界于10m到10m范圍的顆粒。
隨著觀察和實際操作能力的提,制備和使用這些微小顆粒的不斷地從毫米走入微米,從微米走入納米。即使還不知道顆粒微細化終點到哪里,但確實在不斷逼近分子水平。20紀90年代初,化學家關注的由60個碳原子組成的32面體的原子群等,方面是分子簇,另方面可以看到呈現具有粉體顆粒性的狀態,可以說人類的操作能力入分子和顆粒連續的時代。
廣義上說,顆粒不于固體顆粒,還有液體顆粒、氣體顆粒。如空氣中分散的水滴(霧、云);液體中分散的液滴(乳狀液);液體中分散的氣泡(泡沫);固體中分散的氣孔等都可視為顆粒,它們都是"顆粒學"的研究對象。而粉體程學的研究對象是大宗的固體顆粒集合體。
從顆粒存在形式上來區分,顆粒有單顆粒和由單顆粒聚集而成的團聚顆粒,單顆粒的性質取決于構成顆粒的原子和分子種類及其結晶或結合狀態,這種結合狀態取決于物質生成的反應條件或生成過程。從化學組成來分,顆粒有同物質組成的單質顆粒和多種物質組成的多質顆粒。多質顆粒又分為由多個多種單質微顆粒組成的非均質復合顆粒和多種物質固溶在起的均質復合顆粒之分。從性能的關聯度來考慮,原子分子的相互作用決定了單顆粒,單顆粒之間的相互作用決定了團聚顆粒或復合顆粒的性;團聚與復合顆粒的集合決定了粉體的宏觀性;粉體的宏觀性又影響到其處理過程和產品的。
從粉體程學廣泛的應用域來看,以微小顆粒的形式來處理固體物質具有如下顯而易見的幾方面的性與有利性:
1.比表面積增大促溶解性和物質活性的提,易于反應處理。
2.顆粒狀態易于動,可以計量控制供給與排出和成形。
3.實現分散、混合、均質化與梯度化,控制材料的組成與構。
4.易于成分分離,有效地從天然資源或廢棄物中分離有用成分。
如上所述,可以充分理解以顆粒或顆粒集合體形式處理物料的重要性。
顆粒的性質決定了粉體的性質,粉體程學涉及的基本理論主要研究顆粒的體相性質(大小與分布、形狀、比表面積、堆積性、磁電熱光等性質);顆粒的表面與界面性質(表面的不飽和性、表面的非均質性、表面能等);顆粒表面的潤濕性(潤濕類型、接觸角與臨界表面張力、親液·疏液性等);顆粒表面的動電性質(表面電荷起源、顆粒表面電位與吸附性等);顆粒表面的化學反應(類型與機理與反應動力學)等物性與性。
拆字思義,"粉"乃將米粉碎而成,"粒"乃米的立存在,這兩個字形象地表明了古人對粉體和顆粒的認識。尺之棰,日取其半,不竭。這是《莊子·天下》中對物質微細化過程的直接描述,它形象簡潔地闡明了顆粒無限可分的概念。《金剛經》也記錄過釋迦佛陀多次以恒河中沙塵顆粒個數來比喻之大:河中沙粒之多,再以粒沙比喻成為條河,又可以*地放大到無垠的空間。
古代賢早已對顆粒構成的大千界有了清楚的認識,而且這種無限、不斷可分與放大的"盡虛空,遍法界"的多尺度思想和寬廣的意境對我們認識粉體、認識顆粒有著及其重要的啟發作用。
人類對客觀界的認識是從微觀、介觀和宏觀等不同層次上行的,認知范圍的擴大與內容的深入,不斷增強著人類對掌控客觀界的能力。對于人們熱心的粉體來說,從構成原子的微粒子到充滿無數星的天體群,都在不同尺度上反應了顆粒(個體)與粉體(群體)之間的密切關系。
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