粉体工程课件(ppt 54页)
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粉体工程课件
陶瓷行业应用
药物制备
粉体工程技术在制药行业中广泛应用于药物制备，如中药和西药的生产。粉体工程技术通过控制药物的粒度和释放性能，可以提高药物的生物利用度和治疗效果。
药物剂型设计
粉体工程技术也用于药物剂型的设计，如颗粒剂、片剂、胶囊剂等。通过粉体工程技术的处理，可以调节药物的释放速度和作用方式，满足不同治疗需求。
离心筛分
利用液体将物料湿润，然后通过筛孔分离不同粒度的物料的过程。
湿法筛分
筛分技术
干法混合
湿法混合
气流混合
振动混合
混合技术
01
02
03
04
利用机械力将不同粒度的物料混合均匀的过程，如搅拌、搅拌磨等。
利用液体将不同粒度的物料混合均匀的过程，如捏和、乳化等。
利用高速气流将不同粒度的物料混合均匀的过程，如流化床、喷射混合等。
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粉体表面改性技术
粉体可作为填料添加到高分子材料中，提高材料的力学性能、阻隔性能和加工性能等。
高分子复合材料
利用陶瓷粉体制备出高性能的陶瓷复合材料，如陶瓷基复合材料、纳米陶瓷复合材料等。
陶瓷复合材料
金属粉体与其他金属或非金属材料复合，制备出具有优异性能的金属复合材料。
金属复合材料
粉体在复合材料中的应用
02
03
04
05
06
粉体工程安全防护
粉体工程环保措施
总结词：了解粉体工程对环境的影响，掌握环保措施，保护环境。
了解粉体工程中产生的污染物及其对环境的影响。
学习如何合理选用环保设备，降低污染物排放。
详细描述
掌握环保设备的运行原理和使用方法。
定期进行环保监测，确保排放物符合国家标准。
粉体工程-粉体分级课件
气流分级设备
01
02
03
气流分级机
利用高速气流将颗粒物料 进行分级，适用于超细粉 体的制备。
旋风分离器
利用离心力原理，将不同 粒度的物料进行分离，适 用于颗粒较粗的物料。
袋式除尘器
利用过滤原理，将颗粒物 料进行分离，适用于颗粒 较细的物料。
惯性分级设备
惯性分级器
利用惯性力原理，将不同粒度的物料进行分离，适用于颗粒较粗的物料。
分级技术的发展趋势
高效能化
随着科技的发展，粉体分 级设备不断向高效能化发 展，提高分级效率，降低 能耗。
智能化
引入智能化技术，如物联 网、大数据和人工智能等， 实现分级过程的自动化和 智能化控制。
环保化
随着环保意识的提高，粉 体分级技术向环保化发展， 减少对环境的污染和破坏。
分级技术的挑战与机遇
挑战
粉体分级过程中易产生粉尘污染，对操作人员的健康造成影 响；同时，分级精度和稳定性也是分级技术面临的挑战。
机遇
随着科技的不断进步和市场需求的增加，粉体分级技术面临 巨大的发展机遇。例如，在新能源、新材料等领域，粉体分 级技术的应用前景广阔。
分级技术的未来展望
创新发展
加强粉体分级技术的创新研究，推动 分级技术的进步和发展。
进料控制
控制进料速度，保持粉体流量稳定，确保分 级效果。
质量检测
对分级后的粉体进行质量检测，如粒度、含 水量等，确保质量达标。
分级后的处理
收集粉体
将分级后的粉体收集起来，进行后续 处理或储存。
清理设备
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对分级设备进行清理，去除残留粉体， 为下次分级做准备。
记录数据
记录分级过程中的数据，如进料量、 分级效果等，便于分析和改进。
粉体工程课件(ppt 54张)
颗粒大小——粉体系统各种性质影响很大 颗粒集合---吸引力，输送 颗粒制备---粉碎
16.02.2019
颗粒大小决定（影响）： e.g. 水泥的凝结时间、强度； 结构陶瓷的强度、韧度； 功能材料的功能； 催化剂的活性； 食品的味道； 药物的药力； 颜料的着色力；
9
e.g.陶瓷材料性能由： a.材料组分； b.显微结构--粉体特性（颗粒度、形状、团聚 状态、相组分)； 亚微米―纳米级超细粉，加速烧结过程中动力 学过程，降低烧结时间，改善烧结体性能； e.g.水泥工艺是两磨一烧,水泥性能由 a.材料组成（煅烧）； b.颗粒度（颗粒大小及分布）； 水泥（溶胶－凝胶法，DSP）
16.02.2019
13
粉体技术所涉及到的行业和产品应用
食品 颜料 能源 粮食加工、面粉蛋白分离、调味料、保健食品、食品 添加剂、 偶氮颜料、酞青系列颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬 系列 煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆、
电子
电子浆料、电子塑封料、集成电路基片、电子涂料、 荧光粉、铁氧体
16.02.2019
14
粉体技术所涉及到的行业和产品应用
建材 精细 陶 瓷 环保 机械 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉 原料细化处理、梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗 粒表面改性 脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、各类粉 状污水处理剂 粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型 砂
16.02.2019
15
DSP水泥;densified systems containing homogeneous 16.02.2019 arranged ultrafine particle;DSP cement
10
非金属矿行业对国民经济和社会就业的贡献和影响不 断提高，2000年非金属矿工业总产值已达548.82亿元， 超过金属矿工业总产值（435.34亿元）。非金属矿产 品与金银铜铁一样，是社会发展不可缺少的重要物质 资料。在出口方面，非金属矿产品是我国改革开放以 来出口创汇增长最快的产品；其巨大贡献是不争的事 实。非金属矿产品在"六五”期间出口12.5亿美元,"七 五"期间达到25.7亿美元，"八五"期间超过53.7亿美元， "九五"期间超过100亿美元。2000年出口创汇24.29亿 美元，2001年达到28亿美元，2002年继续保持增长 势头。件
16.02.2019
颗粒大小决定（影响）： e.g. 水泥的凝结时间、强度； 结构陶瓷的强度、韧度； 功能材料的功能； 催化剂的活性； 食品的味道； 药物的药力； 颜料的着色力；
9
e.g.陶瓷材料性能由： a.材料组分； b.显微结构--粉体特性（颗粒度、形状、团聚 状态、相组分)； 亚微米―纳米级超细粉，加速烧结过程中动力 学过程，降低烧结时间，改善烧结体性能； e.g.水泥工艺是两磨一烧,水泥性能由 a.材料组成（煅烧）； b.颗粒度（颗粒大小及分布）； 水泥（溶胶－凝胶法，DSP）
16.02.2019
13
粉体技术所涉及到的行业和产品应用
食品 颜料 能源 粮食加工、面粉蛋白分离、调味料、保健食品、食品 添加剂、 偶氮颜料、酞青系列颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬 系列 煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆、
电子
电子浆料、电子塑封料、集成电路基片、电子涂料、 荧光粉、铁氧体
16.02.2019
14
粉体技术所涉及到的行业和产品应用
建材 精细 陶 瓷 环保 机械 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉 原料细化处理、梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗 粒表面改性 脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、各类粉 状污水处理剂 粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型 砂
16.02.2019
15
DSP水泥;densified systems containing homogeneous 16.02.2019 arranged ultrafine particle;DSP cement
10
非金属矿行业对国民经济和社会就业的贡献和影响不 断提高，2000年非金属矿工业总产值已达548.82亿元， 超过金属矿工业总产值（435.34亿元）。非金属矿产 品与金银铜铁一样，是社会发展不可缺少的重要物质 资料。在出口方面，非金属矿产品是我国改革开放以 来出口创汇增长最快的产品；其巨大贡献是不争的事 实。非金属矿产品在"六五”期间出口12.5亿美元,"七 五"期间达到25.7亿美元，"八五"期间超过53.7亿美元， "九五"期间超过100亿美元。2000年出口创汇24.29亿 美元，2001年达到28亿美元，2002年继续保持增长 势头。件
粉体工程课件 PPT
• 相 n4，对…应…的，颗n粒i，个…数…为…：nnn；1，总个n数2，Nn=3，ni • 相 w4对，应…的…，颗w粒i，质…量…为..：wwn。1，总w质2量，Ww=3，Wi
大家好 26
平均粒径计算公式
• 1.个数长度平均径
• 公式：
Dnl
(nd)
n
(wd2) (wd3)
大家好 27
大家好 50
大家好 51
100
100
筛下累积分布 （%） 筛上累积分布 （%）
75
75
50
50
25
25
D50
0
0
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5
粒径，微米 图2-5 筛上和筛下累积分布直方图与曲线图
大家好 52
3. 频率分布和累积分布的关系
fi( D p D p ) 2 fi( D p D 5) 2 0
• 式中 DP=d50——平均粒径；
•
σ——分布的标准偏差；
• 它反映分布对于的分散程度。
大家好 63
频率，%
1
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
1
2
3
4
5
6
粒径，（微米） 图 2-7 正态分布的频率分布曲线
(nd2) n
(wd) (wd3)
大家好 31
• 6个数体积平均径 • 公式：
Dnv3
(nd3) n 3
w (wd3)
大家好 32
• 7长度体积平均径 • 公式：
Dlv
(nd3) (nd)
大家好 26
平均粒径计算公式
• 1.个数长度平均径
• 公式：
Dnl
(nd)
n
(wd2) (wd3)
大家好 27
大家好 50
大家好 51
100
100
筛下累积分布 （%） 筛上累积分布 （%）
75
75
50
50
25
25
D50
0
0
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5
粒径，微米 图2-5 筛上和筛下累积分布直方图与曲线图
大家好 52
3. 频率分布和累积分布的关系
fi( D p D p ) 2 fi( D p D 5) 2 0
• 式中 DP=d50——平均粒径；
•
σ——分布的标准偏差；
• 它反映分布对于的分散程度。
大家好 63
频率，%
1
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
1
2
3
4
5
6
粒径，（微米） 图 2-7 正态分布的频率分布曲线
(nd2) n
(wd) (wd3)
大家好 31
• 6个数体积平均径 • 公式：
Dnv3
(nd3) n 3
w (wd3)
大家好 32
• 7长度体积平均径 • 公式：
Dlv
(nd3) (nd)
粉体工程第四章粉体的分级课件
结构及工作原理
粗分级机的产品细度范围为0.08mm，方孔 筛筛余10~20%左右。其优点是结构简单，操作 管理方便，无运动部件，不易损坏。但要配风机 及除尘器为辅助设备。
（三）离心式分级机
离心式分级机亦称内部循环式选粉 机，应用很广泛。
结构及工作原理
（四） 旋风式分级机
图4-12旋风式分级机
垂直流型重力分级机 的结构及工作原理：
图4-7 垂直流型重力分级机 1-空气入口；2-粉体入口；3-排气口；4-旋风分离器；
5-细粉收集器；6-粗粉收集器
重力分级机只能用来对粒径较大的粉体
进行分级，对于超细粉体，则很难达到满 意的分级效果。
（二） 粗分级机
粗分级机（俗称粗分离器）为空气一 次通过的外部循环式分级设备。形式很多， 其基本过程相似，系利用颗粒群在垂直上 升旋转运动的气流中，由于重力和惯性作 用而沉降分级的设备。
旋风式分级机结构及工作原理:
物料中的细颗粒因质量小，进入选粉 室后被上升气流带入旋风筒7，被收集 下来，落入外锥体，经细粉出口管13排 出； 消除细粉后的气流出旋风筒经集风管 6和导风管14，返回风机19，形成选粉 室外部气流闭路循环； 循环风量可由气阀16调节，也可以控 制选粉室气流上升速度(调节细度)
(二) 离心力场分级原理
不同粒度颗粒在 离心力场中沉降，其沉降末 速（v0r)计算公式为：
vor
d 2a ( 18
)
d 2 jg
18
(
)
式中, j ＝ω 2r/ g；ω 为颗粒的旋转角速度（rad/s）； r 为颗粒的旋转半径（m）
故当被分级的物质一定，介质一定，介质的粘度一定， 离心加速度或分离因素一定时，颗粒的离心沉降速度只 与颗粒的直径大小有关。因而可采用离心力场根据颗粒 离心沉降速度的不同，对粒径大小不同的颗粒进行分级。
粉体工程-粉体分散课件
利用度。
陶瓷行业
陶瓷制品制备
在陶瓷制品的制备过程中，粉体分散技术用于制备高质量的陶瓷 浆料和陶瓷制品。
陶瓷表面改性
通过粉体分散技术，可以对陶瓷表面进行改性处理，提高陶瓷表面 的润湿性、抗腐蚀性和耐磨性。
陶瓷复合材料制备
粉体分散技术用于制备陶瓷复合材料，通过在陶瓷基体中添加增强 相，提高材料的力学性能和耐热性能。
通过化学反应对粉体进行分散的方法。
总结词
输入 标题
详细描述
利用表面活性剂、分散剂等化学物质与粉体颗粒表面 的相互作用，改变颗粒表面的性质，降低颗粒间的聚 集力和粘附力，从而达到分散的目的。
适用范围
分散效果好，但化学试剂的种类和用量需要根据粉体 的性质进行选择和调整，成本较高。
优缺点
适用于各种粒径的粉体，尤其适用于粒径较小、易团 聚的粉体。
比表面积评价
比表面积是指单位质量粉体所具有的总 表面积，也是评价粉体分散效果的一个
重要参数。
比表面积的评价方法有气体吸附法和直 比表面积对于粉体的反应性、吸附性、
接测量法等。通过测量粉体的比表面积， 流动性等性能有重要影响，因此在进行
可以了解粉体的颗粒大小、孔隙结构和 粉体分散时，也需要关注比表面积的变
分散稳定性评价
分散稳定性是指粉体在分散介质中保 持稳定悬浮状态的能力，是评价粉体 分散效果的另一个重要指标。
分散稳定性对于产品的生产和应用过 程至关重要，如果粉体分散不稳定， 会导致产品性能下降、分离和沉降等 问题。
分散稳定性的评价方法包括静置观察 法、离心沉降法、电导率法等。通过 观察粉体的沉降速度或电导率的变化， 可以评估分散稳定性。
物理法
总结词
利用物理场对粉体进行分散的方法。
陶瓷行业
陶瓷制品制备
在陶瓷制品的制备过程中，粉体分散技术用于制备高质量的陶瓷 浆料和陶瓷制品。
陶瓷表面改性
通过粉体分散技术，可以对陶瓷表面进行改性处理，提高陶瓷表面 的润湿性、抗腐蚀性和耐磨性。
陶瓷复合材料制备
粉体分散技术用于制备陶瓷复合材料，通过在陶瓷基体中添加增强 相，提高材料的力学性能和耐热性能。
通过化学反应对粉体进行分散的方法。
总结词
输入 标题
详细描述
利用表面活性剂、分散剂等化学物质与粉体颗粒表面 的相互作用，改变颗粒表面的性质，降低颗粒间的聚 集力和粘附力，从而达到分散的目的。
适用范围
分散效果好，但化学试剂的种类和用量需要根据粉体 的性质进行选择和调整，成本较高。
优缺点
适用于各种粒径的粉体，尤其适用于粒径较小、易团 聚的粉体。
比表面积评价
比表面积是指单位质量粉体所具有的总 表面积，也是评价粉体分散效果的一个
重要参数。
比表面积的评价方法有气体吸附法和直 比表面积对于粉体的反应性、吸附性、
接测量法等。通过测量粉体的比表面积， 流动性等性能有重要影响，因此在进行
可以了解粉体的颗粒大小、孔隙结构和 粉体分散时，也需要关注比表面积的变
分散稳定性评价
分散稳定性是指粉体在分散介质中保 持稳定悬浮状态的能力，是评价粉体 分散效果的另一个重要指标。
分散稳定性对于产品的生产和应用过 程至关重要，如果粉体分散不稳定， 会导致产品性能下降、分离和沉降等 问题。
分散稳定性的评价方法包括静置观察 法、离心沉降法、电导率法等。通过 观察粉体的沉降速度或电导率的变化， 可以评估分散稳定性。
物理法
总结词
利用物理场对粉体进行分散的方法。
粉体力学与工程培训课件
粉体，加垂直载荷，在水平方向上如果加上剪切力， 粉体层将发生滑动，记录错动瞬间的和，在-坐标系
中做出一条轨迹线，这条轨迹线即为破坏包络线。
直剪预压仪
直剪仪
土的抗剪强度试验
1.直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
直剪仪
p 垂直压力
水平力T
1.直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
足库仑定律
mic
粉体内任一平面上的应力，不会发生：
mic
粉体所处流动状态的判断
已知库仑粉体的临界流动条件曲线（抗剪强度曲 线），以及粉体中某点的应力状态，判断该点是否发 生流动！！
将粉体的临界流动曲线与莫尔圆画在同一坐标图 上，如下图所示，它们之间的关系有下列三种情况。
第一种情况： 整个莫尔圆位于临界曲线的下方（圆I），表明通过该
线。这条破坏包络线与轴的夹角φi即为该粉体的内
摩擦角。
i
（3）破坏角
破坏面与铅垂方向的夹角，大小等于p到1连 线与轴的夹角，大小等于（π/4-φi/2）
1
3
（4）剪切法测定内摩擦角 粉体经过压实后,利用摩擦角测量装置，进行剪切实 验，会得到一系列粉体流动临界值。
F( ) W ( )
例如，用单面剪切仪，在上下重叠的二个容器内填充
平面上，应力正好等于相应面上的极限强度。因此，该 点处于临界流动的极限应力状态，称为极限平衡状态。 与临界曲线相切的圆II，称为极限应力圆。
① 内摩擦力主要是由于层中粒子相互啮合产生的内 聚力
② 和其内部粒子间存在摩擦力所导致
③ 影响因素*** • 内部：粗糙度、附着水份、粒度分布、空隙率 • 外部：静止存放时间、振动、加压
中做出一条轨迹线，这条轨迹线即为破坏包络线。
直剪预压仪
直剪仪
土的抗剪强度试验
1.直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
直剪仪
p 垂直压力
水平力T
1.直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
足库仑定律
mic
粉体内任一平面上的应力，不会发生：
mic
粉体所处流动状态的判断
已知库仑粉体的临界流动条件曲线（抗剪强度曲 线），以及粉体中某点的应力状态，判断该点是否发 生流动！！
将粉体的临界流动曲线与莫尔圆画在同一坐标图 上，如下图所示，它们之间的关系有下列三种情况。
第一种情况： 整个莫尔圆位于临界曲线的下方（圆I），表明通过该
线。这条破坏包络线与轴的夹角φi即为该粉体的内
摩擦角。
i
（3）破坏角
破坏面与铅垂方向的夹角，大小等于p到1连 线与轴的夹角，大小等于（π/4-φi/2）
1
3
（4）剪切法测定内摩擦角 粉体经过压实后,利用摩擦角测量装置，进行剪切实 验，会得到一系列粉体流动临界值。
F( ) W ( )
例如，用单面剪切仪，在上下重叠的二个容器内填充
平面上，应力正好等于相应面上的极限强度。因此，该 点处于临界流动的极限应力状态，称为极限平衡状态。 与临界曲线相切的圆II，称为极限应力圆。
① 内摩擦力主要是由于层中粒子相互啮合产生的内 聚力
② 和其内部粒子间存在摩擦力所导致
③ 影响因素*** • 内部：粗糙度、附着水份、粒度分布、空隙率 • 外部：静止存放时间、振动、加压
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非金属矿行业对国民经济和社会就业的贡献和影响不 断提高，2000年非金属矿工业总产值已达548.82亿元， 超过金属矿工业总产值（435.34亿元）。非金属矿产 品与金银铜铁一样，是社会发展不可缺少的重要物质
资料。在出口方面，非金属矿产品是我国改革开放以
来出口创汇增长最快的产品；其巨大贡献是不争的事 实。非金属矿产品在"六五”期间出口12.5亿美元,"七 五"期间达到25.7亿美元，"八五"期间超过53.7亿美元， "九五"期间超过100亿美元。2000年出口创汇24.29亿 美元，2001年达到28亿美元，2002年继续保持增长
粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型 砂
12.09.2019
15
1.2 颗粒学--粉体工程 （ Powder technology-
- Particuology)
Particuology：拉丁语 Particula + 希腊语Logia
(颗粒的)
（学科）
1943年,美国Micromeritics (微晶学、微尘学) ――颗粒学最早著作；
究组织。
12.09.2019
20
著名研究机构与学者
国外
美国国家标准实验室 宾夕法尼亚大学--Austin教授 犹他大学---King 教授 德国Karlsruhe大学的Rumpf教授从固体物理学角 度建立的粉碎规律 德国Clausthal大学---Schönert、 Leschonski教 授 日本东京大学 井上教授 名古屋大学-----神保元二教授 东北大学---Yashima教授
油墨生产、铜金粉、喷墨打印墨汁、激光打印和复印 碳粉
粉剂,片剂,注射剂,中药精细化,定向药物载体、喷雾施 药
涂料、油漆、催化剂、原料处理
12.09.2019
13
粉体技术所涉及到的行业和产品应味料、保健食品、食品 添加剂、
偶氮颜料、酞青系列颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬 系列
势头。估计“十五”期间将超过180亿美元以上。
重要的战略资源石墨，我们国家占世界储量
的90%以上，是世界上的最大出口国；纤维
状硅灰石也是重要的矿物资源，我们的出口
12.09.2019 量占世界贸易量的30%以上。
11
粉体技术所涉及到的行业和产品应用
农业 矿业 冶金 橡胶 塑料
粮食加工、化肥、粉剂农药、土壤改良剂、饲料、添 加剂、人工降雨催凝剂
——没有统一的称谓
超微颗粒: ultrafine Particels nanometer 毫微米 10-9
亚微颗粒: submicron particles 0.1-1μm，颗粒原子数109～1010个
微颗粒: fine particles 粗颗粒: coarse particle
超细粉体在广义上指从微米级到纳米级的一 系列超细材料，狭义上是指从微米级（<5 μm)、亚微米级到 >100纳米的一系列超细材
今天已发展为一门新兴的综合性技术学科，一门 交叉学科、边缘学科；超微颗粒是其中最为活跃
的分支；
Fine particle 颗粒 从个体颗粒出发，称为颗粒学 Powder 粉体 从集合粉体出发，称为粉体工程学
12.09.2019
17
粉体技术是一门跨行业、跨学科的新兴技术， 包括粉碎、分级、分离、均化、混合、输送、 储存、改性、造粒、粉尘爆炸以及粉体特性的 研究和测试等。作为一个生产环节，粉体技术 早已应用于各工业部门，但作为一项专门技术 进行系统地研究、开发则是随着现代工业技术 的发展而形成的。
金属矿石的粉碎研磨、非金属矿深加工、低品位矿物 利用、
粉末冶金、机械合金化、冶金原料处理、冶金废渣利 用、硬质合金生产
固体填料、补强材料、废旧橡胶制品的再生利用、功 能性填料
塑料原料制备、增强填料、粉末塑料制品、塑料喷涂
粉体技术所涉及到的行业和产品应用
造纸 印刷 药物 化工
纸浆制备、造纸填料、涂布造纸用超细浆料、纤维状 增强填料
e.g.水泥工艺是两磨一烧,水泥性能由 a.材料组成（煅烧）； b.颗粒度（颗粒大小及分布）；
水泥（溶胶－凝胶法，DSP）
DSP水泥;densified systems containing homogeneous
12.09a.20r1r9anged ultrafine particle;DSP cement
32
关于UFP的尺寸界限？
e.g.磁性以及电阻等性质分别与 磁畴的磁化过程以及载流子的平 均自由程；——颗粒本身的内部
结构有密切联系。
所以， UFP的内部结构决定了它作 为 “UFP” 的临界粒径。
UFP粒径： 大约 1～100nm范围 也学者认为：5 nm～1μm 范围 纳
米+亚微米
UFP为何具有独特的性能： 首先，联想到非常发达的表面。 因为物质内部与表面原子所处
状态；
它与气体、液体、固 体相同吗？
——第四相 粉体，具有固体属性；但 粉体的表面积很大，使得
自由能变得不可忽略。 S(surface area)大，吸引 力，输送，呈流体状态， 集合产生了个体所不具有
的特殊性。
粉体 ----〉 散体
粉体力学 散体力学
粉体力学与工程 [专著] / 谢洪勇 编著
粉体的特性
著名研究机构与学者
国外
美国杜邦公司 美国P.M.公司 美国斯特蒂文特公司 美国More-Bouse-Cowles公司----化工原料 及非金属矿的细磨及分散。 日本细川（Hosokawa）集团--德国Alpine 公司 德国Bosch集团 德国耐驰（Netzsch）公司 法国乌尔特拉芬公司
12.09.2019
临界粒径。
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部有结构有着深刻的联系。所以，超微 颗粒的内部结构决定了它作为“超微颗
粒”的临界粒径。
超微颗粒作为物质存在的新状态的 概念正在逐渐为人们所接受。超微颗 粒制备及其相关物性的理论与应用研 究，正在形成与发展之中。
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超微颗粒以其 “体积效应” 和 “表面 效应” 显著区别于一般颗粒，正因如此，
料；
部分学者的颗粒的单元尺度概念
微米级 （ >1 μm ）； 亚微米级（ 0.1-1 μm ）； 纳米级 （ <0.1μm ）；
纳米粉体(nano-meter)
超微粉体(sub-micron)
1nm 纳米颗粒 100nm
亚微米颗粒
1μ m
10μ
超细粉体(micron) 微米颗粒
粉体与颗粒的尺度概念
e.g.
水泥的凝结时间、强度；
结构陶瓷的强度、韧度；
功能材料的功能；
催化剂的活性；
食品的味道；
药物的药力；
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颜料的着色力； 9
e.g.陶瓷材料性能由： a.材料组分；
b.显微结构--粉体特性（颗粒度、形状、团聚 状态、相组分)；
亚微米―纳米级超细粉，加速烧结过程中动力 学过程，降低烧结时间，改善烧结体性能；
材料的机械、物理和化学性质描述了组成材料的物 质组态的基本特性，当物质被“分割”成为粉体之 后，上述三类性质则不能全面描述材料的性质，必 须对粉体材料的组成单元——颗粒及其集合，进行 详细描述。
粉体工程的应用范围
颗粒大小——粉体系统各种性质影响很大 颗粒集合---吸引力，输送 颗粒制备---粉碎
颗粒大小决定（影响）：
煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆、
电子浆料、电子塑封料、集成电路基片、电子涂料、 荧光粉、铁氧体
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粉体技术所涉及到的行业和产品应用
建材 精细
陶 瓷 环保
机械
水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉 原料细化处理、梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗
粒表面改性
脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、各类粉 状污水处理剂
有差别的。
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超微颗粒的粒径，即超微颗粒在性能上出 现与原固体完全不同行为时的粒径，根据
性能的不同，有很大的差别。
e.g.磁性以及电阻等性能分别与磁畴的磁化过 程以及载流子的平均自由程这种颗粒本身的 内部有结构有着深刻的联系。所以，超微颗 粒的内部结构决定了它作为“超微颗粒”的
引起了许多学者浓厚的研究兴趣，并扩 展到很多领域，如：光学、电子学、磁 学、工业化学、结构及功能材料等。有
的已进入实用阶段。
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因此，对UFP的进一步了解 和研究，在现代科学技术中， 显得越来越重要。也是这门课 程开设的目的。本课程主要介 绍UFP的基本概念、特性、制 备方法、测试和表征与有关应
Chapter1 粉体工程概论
1. 颗粒学（粉体工程）及其进展
1.1 颗粒--粉体（Particles） 无所不在： 空气，海洋，湖泊， 水，土壤，太空……
多种来源:
a.自然界：岩石风化，火山活动，河流冲击等等
b.人工（工业）：几乎每一固体材料在制备开 始，末尾或中间至少经历一个粉体阶段。
日常生活——空气中尘埃，废气污染物，食 物 ……
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日本是比较重视粉体技术研究开发的国家
1956年 日本粉体工学研究会， 粉体工学会志； 他们于1971年成立日本粉体工业技术协会（APPIE） 的标准委员会，并在1982年开始与日本工业技术标 准调查会和ISO国际标准化组织联合，制定系列粉
体技术标准。 亚洲颗粒技术粉碎工作组（Comminution Group of Asian Particle Technology）等国际研
Comminution），国际粉碎研究学会 （International Comminution Research Association），国际矿物工程粉碎协会 （Minerals Engineering International—