Сжимаемость порошка является важным показателем для измерения способности порошка изменять объем под действием внешней силы. Она включает в себя сложные механизмы, такие как перегруппировка частиц, упругая/пластическая деформация и дробление. Ниже приведен анализ ключевых факторов влияния, методов испытаний, промышленных применений и направлений оптимизации:
1. Факторы влияния
Характеристики частиц
Размер и распределение частиц: Чем меньше размер частиц и шире их распределение, тем больше трение между частицами и выше сжимаемость (например, нано-SP-технический углерод имеет большую упругую отдачу из-за высокой удельной площади поверхности).
Морфология и шероховатость поверхности: Сферические частицы обладают хорошей текучестью и низкой сжимаемостью. Хлопьевидные/волокнистые частицы склонны к образованию пор и требуют более высокого давления для уплотнения.
Модуль упругости: Высокомодульные материалы (например, тройные материалы NCM) в первую очередь испытывают пластическую деформацию с минимальным отскоком сброса давления. Низкомодульные материалы (например, полимерное связующее PVDF) имеют высокую долю упругой деформации, что приводит к значительному отскоку.
Аддитивный эффект
Проводящий агент (например, SP): Нанотехнический углерод склонен к накоплению упругой деформации из-за своей цепочечной структуры, в результате чего отскок смешанной системы (NCM+SP+PVDF) более чем на 50% выше, чем у чистого NCM.
Связующее (например, ПВДФ): Связующее влияет на взаимодействие между частицами через силы межфазной связи. Например, в системе NCM связь ПВДФ с алюминиевой фольгой сильнее, чем с активными веществами. Соотношение необходимо оптимизировать, чтобы сбалансировать прочность связи и характеристики сжатия.
Условия процесса
Скорость давления, время выдержки и диапазон давления (например, диапазон испытаний 10-350МПа) влияют на перегруппировку частиц и рассеивание энергии. При высоких давлениях отскок SP уменьшается, в то время как отскок системы NCM имеет тенденцию к стабилизации.
II. Сравнение методов тестирования
| Метод | Принцип | Сценарий применения | Пример |
| Уравнение Геккеля | Описывает отношения между пористость и давления, различая механизмы пластической деформации и разрушения | Оптимизация процесса прессования фармацевтических таблеток | Анализ влияния компрессионного поведения вспомогательного вещества на твердость таблетки |
| Метод энергетического индекса | Рассчитывает потребление энергии на каждом этапе сжатия (например, работа перестройки, работа пластической деформации) | Разработка процесса сжатия листа электрода аккумулятора | Оценка энергопотребления при сжатии смешанных систем NCM/SP |
| Метод степени сжатия-коэффициента Хауснера | Рассчитывает C = (ρbt – ρb) / ρbt × 100%, HR = ρbt / ρb, используя насыпную плотность (ρb) и плотность после уплотнения (ρbt) | Классификация сыпучести фармацевтических порошков (например, C > 25% — очень плохо) | Определение однородности препарата и эффективности наполнения капсул |
| Тест на декомпрессионный отскок | Отслеживает изменения толщины во время циклов сжатия-декомпрессии, количественно определяя скорость упругого восстановления | Проверка системы материалов аккумулятора | Добавление SP увеличивает отскок с 0,5% до 3,2% в системе NCM |
III. Болевые точки отраслевого применения и оптимизация
Литий-ионные аккумуляторы
Болевая точка: Нелинейная зависимость между плотностью уплотнения электрода и плотностью уплотнения порошка (1% SP в смешанной системе может уменьшить плотность электрода на 5-8%).
Оптимизация: Используйте градиентные проводящие агенты (например, композиты SP + CNT) для уменьшения пористости; разработайте связующие с низким модулем упругости (например, PAA для замены части PVDF).
Фармацевтическая промышленность
Болевая точка: Плохая текучесть (C > 30%) приводит к чрезмерному изменению веса таблетки (Фармакопея требует RSD < 3%).
Оптимизация: Добавьте 0,1–0,5% нанодиоксида кремния для улучшения текучести частиц; отрегулируйте распределение размеров частиц путем сухой грануляции.
Общие стратегии для порошковых процессов
Предварительная обработка: Механическое измельчение в шаровой мельнице или распылительная сушка для корректировки морфологии частиц.
Формула дизайна: Ввести пластические добавки (например, стеарат магния) для снижения энергии упругой деформации.
Улучшение оборудования: Используйте многоступенчатое давление (например, предварительное давление 50 МПа с последующим окончательным давлением 200 МПа) для стимуляции перегруппировки частиц.
Текущие потребности исследований:
Исследование должно прорваться через модель корреляции характеристик порошка и электрода, объединив моделирование дискретных элементов (DEM) с машинным обучением для создания системы прогнозирования характеристик материала, процесса и тем самым сократив цикл НИОКР.
Эпический порошок предлагает полную систему послепродажного обслуживания, охватывающую все: от установки и ввода оборудования в эксплуатацию до обучения эксплуатации, технического обслуживания и поддержки.
Как хорошо зарекомендовавший себя бренд в отрасли, Эпический порошок Machinery стремится к клиентоориентированности, качеству и инновациям. Мы ваш надежный партнер для долгосрочного успеха.
Выбирайте Epic Powder для эффективных, энергосберегающих и экологически чистых решений по переработке порошков!
Связаться с нами чтобы узнать больше о нашей продукции!