采用濕法研磨制備納米粉體是目前最有效且最合乎經(jīng)濟(jì)效益的方法，它避免了化學(xué)法制備納米粉體的高成本，也避免了機(jī)械干法研磨難以達(dá)到納米級(jí)粉體的不足。砂磨機(jī)屬于濕法超細(xì)研磨設(shè)備，由于研磨腔狹窄，撥桿間隙小，研磨能量密集，配合高性能的冷卻系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)物料連續(xù)加工、連續(xù)出料，生產(chǎn)效率極高，是目前物料適應(yīng)性最廣、效率最高的研磨設(shè)備。

相較于之前被行業(yè)大規(guī)模使用的球磨機(jī)以及攪拌磨機(jī)而言，砂磨機(jī)的優(yōu)勢(shì)主要有以下五個(gè):

第一，砂磨機(jī)所研磨材料粒徑更小，粒徑分布更均勻。納米砂磨機(jī)研磨得到的材料粒徑可達(dá)納米級(jí)，而傳統(tǒng)球磨機(jī)研磨得到的產(chǎn)品粒徑只能達(dá)到微米級(jí)。

第二，砂磨機(jī)的結(jié)構(gòu)以及操作相較于球磨機(jī)而言都比較簡(jiǎn)單。

第三，砂磨機(jī)的能量利用率比球磨機(jī)高出許多。

第四，砂磨機(jī)通過改變結(jié)構(gòu)以及研磨原理，大大降低了其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)，對(duì)環(huán)境更加友好。

第五，因?yàn)樯澳C(jī)對(duì)磨料的分散效果比球磨機(jī)出色，所以產(chǎn)量也比傳統(tǒng)球磨機(jī)高很多，并且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

一、高鎳正極材料

高鎳三元正極材料L iNio. gCoo.1sAlo. osO2作為L(zhǎng) iNi02、L i Co02和L iAl02三者的類質(zhì)同象固溶體，同時(shí)具備了LiNiO2容量高、價(jià)廉低毒，LiCo02循環(huán)性能好、電導(dǎo)率高,LiAl02熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有可能取代LiCoO2

的正極材料之一。研究人員以Li2CO3為鋰源，在700~800°C溫度范圍內(nèi)，通過納米砂磨輔助固相合成了結(jié)晶良好的LiNio. sCo.15Alo. os902正極材料。

二、富鋰錳基正極

富鋰錳基材料是一種具有高比容量和高工作電壓特性的新型正極材料，但該材料存在較高的不可逆容量和低電子導(dǎo)電率。因此，它的高倍率充放電性能不理想。由于富鋰相材料的特殊放電機(jī)制，首圈效率較低，嚴(yán)重妨礙了其實(shí)際應(yīng)用。因此需要通過優(yōu)化合成工藝等方法來改善富鋰錳基正極材料的電化學(xué)性能。

研究人員在合成路線上采用納米砂磨、噴霧干燥、高溫煅燒的工藝來制備目標(biāo)產(chǎn)物，通過探究砂磨時(shí)間、煅燒溫度對(duì)材料各項(xiàng)性能的影響發(fā)現(xiàn)，砂磨60min得到的顆粒粒徑最小(D50=235nm) 。當(dāng)煅燒溫度為900C時(shí)，獲得最高的電化學(xué)數(shù)據(jù)，即223. 4mAh●g1的首圈放電比容量。因此確定砂磨時(shí)間60min，煅燒溫度900°C是最佳的合成工藝參數(shù)。

三、納米硅粉

硅材料是近年來電池負(fù)極材料中嵌脫鋰比容量理論值最高的材料，其比容量理論值達(dá)到石墨的十倍，也被認(rèn)為是鋰電池負(fù)極材料的核心材料。但目前硅材料的體積膨脹效應(yīng)限制了其在新能源行業(yè)的應(yīng)用。而改善硅材料體積膨脹效應(yīng)主要有使硅材料納米化以及將硅材料與石墨復(fù)合制成硅碳負(fù)極材料兩種方法。

有研究人員從使硅材料納米化的角度出發(fā)，利用納米砂磨技術(shù)探究轉(zhuǎn)速以及磨球直徑變化時(shí)顆粒的破碎效果?；陔x散元理論以及能量損耗理論對(duì)研磨過程進(jìn)行模擬和數(shù)值計(jì)算，之后通過試驗(yàn)探究參數(shù)改變時(shí)硅顆粒粒徑的變化規(guī)律，得到一組較好的研磨參數(shù)，為以后的試驗(yàn)中工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)提供參考。

納米立方碳化硅由于具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率、高耐磨性和寬禁帶、高電場(chǎng)擊穿強(qiáng)度等良好特性，在航空、航天、汽車、機(jī)械、電子、化工、半導(dǎo)體等工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，受到了眾多的關(guān)注。人們?cè)诩{米立方碳化硅的制備、微觀結(jié)構(gòu)、宏觀物性和應(yīng)用等方面做了大量的研究。

三、納米立方碳化硅

研究人員采用0.3~0.4mm的碳化硅介質(zhì)球，經(jīng)砂磨40h可批量制備Dv (50)在100nm，單顆粒粒徑在30~ 50nm的納米顆粒，且粒度均勻，球形度良好。砂磨制得的納米立方碳化硅，表面含有大量的羥基和二氧化硅，具有很好的親水性，其表面特性與納米二氧化硅相近。其在中性和堿性條件下具有良好的分散穩(wěn)定性，可用于機(jī)械拋光、陶瓷濕法成型、涂層等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

四、碳納米管

由于碳納米管較為獨(dú)特的一維結(jié)構(gòu)和納米級(jí)別的尺寸，可以將其應(yīng)用到復(fù)合材料，儲(chǔ)能材料以及催化材料等多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。在橡膠工業(yè)中，研究人員在橡膠材料中添加碳納米管，以進(jìn)一-步改善橡膠的機(jī)械、電氣和導(dǎo)熱等性能。然而，碳納米管會(huì)產(chǎn)生顯著的納米尺度效應(yīng)，因此，有必要處理碳納米管在與橡膠的復(fù)合基體當(dāng)中混合和分散的問題。

研究人員利用納米砂磨機(jī)對(duì)碳納米管分別進(jìn)行不同遍數(shù)的研磨，之后加入到天然橡膠當(dāng)中進(jìn)行濕法混煉，根據(jù)性能測(cè)定和表征來確定最適用于濕法混煉膠的碳.納米管物理研磨方法，改善其在基體中的分散性。

五、覆銅板用納米填料

無機(jī)納米粒子應(yīng)用在集成電路覆銅板中，使基材的力學(xué)性能、熱性能和阻燃性等都到顯著提高，極大地推進(jìn)覆銅板技術(shù)的發(fā)展。但是，無機(jī)納米粒子與樹脂基體不能很好匹配，存在界面問題和分散問題，因此需要尋找科學(xué)的方法對(duì)無機(jī)納米粒子進(jìn)行改性，并加以強(qiáng)而有效的物理分散方法以實(shí)現(xiàn)無機(jī)納米粒子與樹脂很好相容及其在樹脂中的均勻分散。

日本CHIN KOBE公司在專利中利用砂磨的方式制備出高填料含量的環(huán)氧樹脂復(fù)合體系，該復(fù)合體系可用于制備成導(dǎo)熱性好、可靠性高的粘結(jié)片或覆銅板。該專利強(qiáng)調(diào)，砂磨是一種具有很好的分散效果的設(shè)備，它可以將無機(jī)填料均勻的分散在整個(gè)體系當(dāng)中，并且可以降低膠水的粘度，增加其滲透性和流動(dòng)性。如果分散設(shè)備力度不夠會(huì)導(dǎo)致體系中填料以及環(huán)氧樹脂無法更好的混合，會(huì)降低膠水的穩(wěn)定性等，同時(shí)降低覆銅板及粘結(jié)片的可靠性。

六、高性能鈦酸鋇粉體

鈦酸鋇作為典型的ABO3型強(qiáng)介電鈣鈦礦化合物材料，由于其具有高介電常數(shù)和低介電損耗，被稱為“電子陶瓷工業(yè)的支柱”，且被廣泛運(yùn)用于各類半導(dǎo)體被動(dòng)元器件中。隨著電子元器件微型化的發(fā)展，人們對(duì)鈦酸鋇粉體提出了小粒徑、高分散等要求以滿足市場(chǎng)應(yīng)用的需要。

在固相法合成鈦酸鋇的工藝中，原料的粒徑?jīng)Q定了最終產(chǎn)物BaTi03的晶粒大小及分散情況。如果能通過砂磨獲得粒徑小、分散性好的BaCOg和Ti02原料，將有利于在反應(yīng)時(shí)減少原子擴(kuò)散距離，降低反應(yīng)溫度，促進(jìn)鈦酸鋇的生成。研究人員將BaCO3、TiO,和Glyc ine為原料，采用分開砂磨再低速混合球磨的方式對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理，利用微波固相法對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行加熱，制備了結(jié)晶性好，顆粒均勻、形貌完整的四方相BaTi03。

七、納米鈦粉

鈦具有較低的電極電位，表面很容易被氧化成致密的TiO2膜而表現(xiàn)出優(yōu)良的耐腐蝕性能。鈦無毒、密度小、比強(qiáng)度高，可作為涂料添加劑使用。納米級(jí)鈦粉的耐腐蝕性能更強(qiáng)，將其添加到涂料中會(huì)大幅提高涂料的防腐性能。但是納米鈦粉作為一種無機(jī)填料，表面活性較高.極易團(tuán)聚，親水疏油，在環(huán)氧樹脂中的分散穩(wěn)定性及界.面相容性較差。無機(jī)納米填料在環(huán)氧樹脂中的界面相容性以及分散穩(wěn)定性一直是研究的熱點(diǎn)問題之一。

在砂磨機(jī)械力的作用下，不僅可以將微米鈦粉細(xì)化至納米尺寸，同時(shí)可以完成表面接枝改性，以此來解決納米鈦粉在環(huán)氧樹脂中的分散穩(wěn)定性及界面相容性問題，同時(shí)可以降低納米鈦粉的使用成本。

八、納米藥物

納米藥物是指直接將原料藥物加工制成的納米粒，或是以高分子納米粒、納米球、納米囊等為載體，與藥物以一定方式結(jié)合在一起后制成的藥物，其粒徑在100~500nm之間。納米藥物具有許多優(yōu)點(diǎn)，如穩(wěn)定性好、對(duì)胃腸刺激性小、毒副作用小、生物利用度高、具有靶向性和緩釋功能等，一直是各國(guó)研究的熱點(diǎn)。

用于藥物微粉化的傳統(tǒng)粉碎設(shè)備不能用于制備納米藥物，如膠體磨或氣流磨等。氣流粉碎機(jī)制得的藥物粉體粒徑一般在0. 1~20 μ m,其中僅有很小一部分是納米級(jí)的。然而，使用砂磨機(jī)研磨足夠的時(shí)間后，能夠制得納米混懸液。

生產(chǎn)過程中，將藥物粗粉置于含表面活性劑/穩(wěn)定劑的溶液中，經(jīng)高速攪拌得到粗混懸液。然后其經(jīng)砂磨機(jī)研磨，固體顆粒粒徑逐漸減小至納米級(jí)別，得到納米混懸液。其中，產(chǎn)品細(xì)度主要由兩個(gè)基本參數(shù)決定一-應(yīng)力強(qiáng)度 ，和接觸點(diǎn)數(shù)目。應(yīng)力強(qiáng)度取決于研磨珠動(dòng)能，能量足夠高才能達(dá)到研磨效果。接觸點(diǎn)數(shù)目決定了材料和研磨珠作用的次數(shù)，接觸點(diǎn)數(shù)目足夠多時(shí)產(chǎn)品才能達(dá)到良好的粒徑分布。為增加接觸點(diǎn)數(shù)目，可采用更小的研磨珠。

九、水基油墨

作為新“綠色”材料，水基油墨無揮發(fā)性有機(jī)溶劑，常用于絲網(wǎng)印刷中。水基油墨具有優(yōu)良的環(huán)保性能和較大的商業(yè)價(jià)值。水基油墨能夠緩解現(xiàn)階段包裝印刷行業(yè)存在的環(huán)境污染問題，對(duì)水基油墨的研磨分散成為了目前的關(guān)注問題。.

研究人員研究了臥式砂磨機(jī)、納米砂磨機(jī)和籃式砂磨機(jī)3種設(shè)備的研磨效果，研磨效率從高到低依次為:納米砂磨機(jī)、臥式砂磨機(jī)和籃式砂磨機(jī)。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):使用某型納米砂磨機(jī)以道次研磨的方式，研磨轉(zhuǎn)子線速度為18m/s，時(shí)間設(shè)置為5h，研磨介質(zhì)為碳化鎢，冷卻水溫為10°C時(shí)，是溶劑和水基油墨分散研磨的最佳條件。