粉体科学与工程

1、影响颗粒堆积的因素及致密堆积的经验：影响颗粒堆积的主要因素：一类是颗粒本身的几何特性， 如颗粒大小、粒度分布及颗粒；一类是颗粒间接触状态和颗粒堆积条件，如颗粒间接触点作 用力形式、堆积空间的形状与大小、堆积速度和外力施加方式与强度等条件。致密堆积经验：（1）用单一粒径尺寸的颗粒不能满足致密堆积对颗粒级配的要求（2）采用多组分且组分粒径尺寸相差较大（一般相差4～5倍）的颗粒，可较好的满足致密堆积对粒度与级配的要求（3）细颗粒数量应足够填充堆积体的空隙，两组分时，粗细数量比例约为7:3，三组分时，粗中细比例为7:1:2，相对而言，可以更好地满足致密堆积对粒度与级配的要求（4）在可能的条件下，适当增大临界颗粒尺寸可较好的满足致密堆积对粒度与级配的要求。

2、颗粒尺寸大小对颗粒的熔点、溶解度、热容得影响，并简要解释：晶体颗粒的熔点：晶体颗粒尺寸越小，其熔点也越低。1)基于晶体饱和蒸气压的解释： 颗粒尺寸越小，饱和蒸汽压越高，熔点越低。2)基于晶体熔化能量的解释：颗粒尺寸越小， 表面能越高，晶体颗粒熔点越低。晶体颗粒的溶解度：颗粒尺寸越小，溶解度越大。尺寸越小，饱和蒸汽压越大。当温度 一定时，溶质在溶液中的浓度随着饱和蒸汽压的提高而增大。晶体颗粒的比热：颗粒尺寸越小，德拜温度越低，晶格比热越大。晶体吸热是通过激发 晶格振动（声子振动）和激发电子，以及生成热缺陷等来完成的。颗粒尺寸减小意味着颗粒 表而原子相对数量的增加，即化学键被截断的表而质点数量的相对增加。由于表面原子在一侧失去最近邻原子的成键力，而引起表面原子

的扰动，使得表而原子和次表面原子距离被拉 开到大于体内原子的距离。造成表面质点的振幅大于体内质点的振幅,产生所谓“振动弛豫”, 即表而质点振动频率的降低，晶格比热容和德拜温度的比值有以下关系Cv=12π4RT3/5Q3。

3、为什么导体颗粒具有接触荷电特性，其机理是什么？颗粒荷电的主要方式有接触电荷、电场荷电、碰撞荷电和粉碎荷电。接触荷电是指两个不带电且功函数不同的导体颗粒，因相互接触，而后分离，使两个颗粒带上极性相反的等量的电荷；碰撞荷电：（1）颗粒与运动离子的碰撞荷电（2）颗粒与器壁的碰撞荷电；电场荷电：在常压下，当两个大小差别很大的电极上有足够大的电位差时，会引起空气电离，产生大量的空间电荷，形成电晕电流。其中阳离子和电子在想异性电极的有序运动中与电场内的颗粒碰撞失速，而吸附在颗粒表面，使颗粒荷电；粉碎荷电：颗粒粉碎时，连接质点的键被切断，且正负电荷相对于破裂面呈现电量不等的分布，使颗粒荷电。1)粗颗粒易带正电，细颗粒易带负电，且颗粒尺寸越小，比 电荷就越大。2)粉碎过程中还存在着颗粒间、颗粒与设备壁而间的相互摩擦引起的摩擦带 电。

3)颗粒粉碎荷电，是以零电荷为中心的正、负对称分布，且单位颗粒表而积的电荷数分布，近似为正态分布。

4、颗粒的光吸收机理是什么，光吸收现象有何应用意义？机理：由于光传播时的交变电磁场与颗粒分子的相互作用，使颗粒分子中的电子出现受迫振动，而维持电子振动所消耗 的能量，变为其他形式的能量而耗散掉。应用：光照吸收材料应用在电镜、核磁共振、波普仪

和太阳能利用，还可以用作防红外线防雷达的隐身材料。其中，金的超微颗粒，不仅吸光率高，而且其在可见光至红外光驱内，光的吸收率不随波长而变化，因此可以用作红外传感材料。

5、颗粒表面活性位与颗粒表面几何形状之间的关系是什么？随着颗粒尺寸的减小，完整晶面在颗粒总表面上所占的比例减小，键力不饱和的质点占全部质点的比例增多，从而大大提高了颗粒的表面活性，颗粒表面活性取决于两个因素：1、比表面积大小，2、断裂面的几何形状及质点所在的位置。

6、粉体的聚凝有哪几种类型？聚集、凝结、絮凝、团聚。

7、粉体在空气中的颗粒间作用力主要有哪几种？比较这些作用力对粉体凝聚的影响。范德华力、静电力、液体桥连力、固体桥连力。在空气中，颗粒的范德华力、静电力和液桥力都是随颗粒尺寸的增大而接近线性地增大。其中，在一般的空气氛围中，颗粒的凝聚力主要是液桥力，液桥力可能会达到范德华力的十倍或数十倍；在非常干燥的空气中，颗粒的凝聚力主要是范德华力；而静电力通常要比液桥力和范德华力削，除非对荷电性很强的颗粒，静电力可能是主要的凝聚 力。变化规律：（1）随着距离的增大，范德华力迅速减小，当距离超过1μm时，范德华力的作用不存在。（2）距离在2-3μm范围时，液桥力的作用非常显著，但随着距离的增大，液桥力的作用会忽然消失。（3）在距离大于2-3μm时，静电力仍能够促使颗粒的聚凝，而范德华力和液桥力不再对颗粒聚凝起作用

8、粉体在液体中的分散：介质调控、分散剂调控、机械调控（湿润

原则、表面力原则）

9、粉体在液体中的颗粒间的相互作用力有哪几种？其特性是什么？（1）范德华力对同质颗粒恒为吸引力；对异质颗粒，有可能通过调整颗粒或液体介质的Hamaker常数，而成为排斥力。（2）双电层静电作用力，对同质颗粒，恒为排斥力，且当颗粒的表而电位大于30mV 时，双电层静电作用力要大于范德华吸引力，故可作为一种颗粒分散的措施；对异质颗粒，根据颗粒所负的电性，有可能表现为吸引力。（3）空间位阻作用，当高分子表面活性剂吸附层致密时，空间作用为压缩排斥力；当高分子表而活性剂吸附层稀松时，空间作用为穿插连接作用。（4）溶剂化膜作用，视颗粒表而的极性与液体极性的差异程度而不同。水对极性表面颗粒为排斥力，对非极性表而颗粒为吸引力

10、颗粒分散体系中的光散射现象与规律：当单个颗粒尺寸远大于入射光波长时，光的散射主要表现为反射和折射；2)对颗粒团聚体，当颗粒间孔隙尺寸可与入射光波长相比拟时，或对尺寸大于入射光波长的单个颗粒因表面凸部分形成类似缝隙结构时，光的散射主要表现为衍射；3) 当单个颗粒尺寸小于入射光波长时，光的散射主要表现为乳光现象，即光波环绕微小颗粒而 向其四周散射光，使颗粒看似一个发光体，无数发光体的散射形成了光的通路。规律：1)瑞利散射（当颗粒尺寸小于入射光波长时），随着入射光波长的减小，颗粒 的全反射光强显著增大；随着颗粒尺寸的增加，颗粒全反射光明显增大；随着颗粒与分散介 质的折射率差别增加，颗粒的全反射光强增大。利