粉体科学与工程基础

第一章

2．什么是超微粉体的表面效应和量子尺寸效应？ 答：前者指：随着尺寸的减小，表面原子数量占颗粒总原子数量的比例增加，而表面原 子因一侧失去最邻近原子的成键力，引起表面原子的扰动，使得表面原子和近表面原子 距离较体内原子大，并产生“再构”现象。这种再构会改变表面及近表面区的对称性， 并影响所有对结构敏感的性质。同时随着尺寸的减小，颗粒比表面积和表面能增加，使 得颗粒表面的活性大大提高，由此产生所谓超细粉体的表面效应。

后者指：当颗粒尺寸减小到某一值时，金属费米能级附近，相邻的电子能级由准连 续态变为离散态的现象。

轴径是指：以颗粒某些特征线

段，通过某种平均方式，来表征

单颗粒的尺寸大小。 球当量径是指： 用与颗粒具有相同特征参量的球体直径来表征单颗粒的尺寸大小。 圆当量径是指：用于颗粒具有相同投影特征参量的圆直径来表征单颗粒的尺寸大 小。

量，

粒

径。 2．粉体分布方程的主要形式有哪几种？各自使用的范围是什么？

答：（1）. 正态分布，某些气溶胶和沉淀法制备的粉体，起个数分布近似符合这种分布。

（2）. 对数正态分布，大多数粉体，尤其是粉碎法制备的粉体较为符合对数正态分布器 频度曲线是不对称的，曲线峰值偏向小粒径一侧。

（3）. Rosin-Rammler 分布，对于粉体产品或粉尘，特别在硅酸盐工业中，如煤粉、水 泥粉碎产品较好的符合该分布。

（4） .Gates-Gaudin-Schumann 分布，对于某些粉碎产品，如颚式破碎机、輥式破碎机 和棒磨机等粉碎产品较好的符合该分布。

4. 颗粒形状影响粉体哪些重要的性质？ 答：颗粒形状影响粉体的比表面积、流动性、堆积性、附着性、流体透过阻力、化学反 应活性和填充材料的增强、增韧性等。

7．在粉体的比表面积定义中，粉体颗粒的总表面积指的是什么面积？ 答：指的是颗粒轮廓表面积与呈开放状态的颗粒内部空隙、裂缝表面积之和。

第三章 1．影响颗粒堆积结构的主要因素有哪

些？ 答：第一类涉及颗粒本身的集合特性，如颗粒大小、粒度分布及颗粒形状；第二类涉及 颗粒间作用力和颗粒堆积条件， 如颗粒间接触点作用力形式、堆积空间的形状与大小和 外力施加方式与强度等条件。

4．如何理解粗、细二组元混合颗粒堆积理论对致密堆积的指导意义？ 答：（1）当组分接近百分之百为粗颗粒时，堆积体的表观体积由粗颗粒决定，细颗粒作 为填充进入粗颗粒的空隙中，细颗粒不占有堆积表观体积；

（2）当组分接近百分之百为细颗粒时，细颗粒形成空隙并堆积在粗颗粒周围，堆积体 的表观体积为细颗粒的表观体积和粗颗粒的体积之和。

第二章

1．单颗粒的粒径度量主要有哪几种？各自的物理意义是什么？

答： 定向径是指：在以光镜进行颗粒形貌图像的粒度分析中，对所统计的颗粒尺寸度

均与某一方向平行，且以某种规定的方式获取每个颗粒的线性尺寸，作为单颗粒的

6．粉体致密堆积的经验有哪些？答：（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；组分时，粗、中、细颗粒数量比例约为7：1：2 时，相对而言，可更好的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（粗颗粒）尺寸，可较好地满足致密堆积对粒度与级配的要求。

第四章

1. 颗粒间的内聚力有哪些？答：范德华力F v 静电吸引力Fe 液体桥联力F lb 固体桥联力F sb。

2. 为什么说分子间作用是短程力，对颗粒间的分子作用力是长程力？答：对于块状固质，范德华力是短程力，但是，对由于极大量分子集合体构成的体系—颗粒来说，这种分子力随着颗粒间距离的增大其衰减程度明显变缓。这是由于尺寸微小且相对分散的颗粒，分别集合了大量分子，使分子间作用力形成协同作用效果。因此，对颗粒来说，范德华力可在表面最短距离I约100nm范围内起作用，而通常认为，固体紧密接触时表面距离可达l=0.4nm ，所以，颗粒间的范德华力是不能忽视的。

8. 粉体层开放屈服强度的概念是什么？如何获取粉体层开放屈服强度？答：在一壁面勿摩擦的理想圆柱型筒体内装入粉体，并在粉体层表面施加一密实压应力使粉体具有一定的密实强度。取下筒体，在侧壁勿任何约束力作用的情况下，若已成型的粉体能承受某一最大压应力而不溃塌，则表明粉体具有与最大压应力相等的密实强度。这一强度称为粉体层开放屈服强度。粉体层开放屈服强度可通过粉体层屈服轨迹和莫尔圆获得。

做一与屈服轨迹相切的莫尔圆，该圆与b轴的交点即为粉体层开放屈服强度。

9. 粉体流动函数的概念是什么？与粉体流动性之间关系如何？

答：粉体流动函数FF 定义为FF=b 1/f c 。在一定密实应力b 1作用下，开放屈服强度f 小的粉体，FF值较大，即流动性好。当f c为0时，FF趋近与无穷大。粉体能完全自由流动。

第五章

2. 流体对颗粒的运动阻力由哪两部分组成？阻力系数与颗粒雷诺数之间的关系？答：由粘性阻力和惯性阻力组成。阻力系数C=f（Re p）

第六章

3. 颗粒的晶格比热容随颗粒尺寸变化的机理是什么？

答：德拜比热容理论认为：当温度较高时，晶体比热容基本不随温度变化，当温度低于德拜温度时，晶格比热容和德拜温度的比值有以下关系： C v=12n 4 RT3/5O D3

5. 光波在颗粒分散体系中的散射机理是什么？

答：瑞利散射

米氏散射

夫琅禾费散射

7. 颗粒的光吸收机理是什么？光吸收现象有何应用意义？

答：机理：由于光传播时的交变电磁场与颗粒的分子相互作用，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：光照吸收材料用于电镜、核磁共振、波普仪和太阳能利用，还可以防止红外线、 防雷达的隐身材料等。其中金的超微颗粒，不仅吸光率高，而且其在可见光至红外线区 域内，光的吸收率不随波长而变化，因此可作为红外传感材料。

第七章

2．颗粒表面活性位与颗粒表面几何形状之间的关系是什么? 答：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：其一，比表面积大小，其二，断裂面的集合形状。 6．颗粒在溶剂中对高分子表面活性剂的吸附建有哪几种主要类型？吸附特点是什么？

答：（1）氢键 . 键合是非离子型高分子表面活性剂在鳄梨表面吸附的主要原因

价键.高分子表面活性剂与颗粒表面生成配位键

.（ 3）疏水键 .高分子表面活性剂的疏水 基可与非极性表面发生疏水键合作用而产生吸附

. （4）经典作用 . 荷电表面与高分子表 面活

性离子，通过静电作用吸附在颗粒表面 9. 粉体的聚凝有哪几种类型？

11.粉体在空气中的分散措施有那些？

答：干燥分散；机械分散；表面改性分散

12.粉体在液体中的颗粒间作用力主要有哪几种？这些力的特性是什么？

答：（1）范德华力，粉体在液体中的颗粒间作用力考虑由于存在着不能忽视的液体分子

对颗粒分子的作用，而导致的对颗粒与颗粒之间分子作用力的影响 用力，（3）空间位组作用，当颗粒表面吸附有高分子表面活性剂时，在颗粒与颗粒相互

用，在颗粒表面会形成具有一定机械强度的溶剂化膜

14. 颗粒在溶液中的双电层静电作用与颗粒表面电位

有可能为吸引力 . 15. 粉体在液体中吸附高分子表面活性剂时有哪两种空间形式，形成空间位阻的条件是 什么?

答：吸附高分子表面活性剂层致密时，空间作用为压缩排斥力，吸附高分子表面活性剂 层稀松时，空间作用为穿插链接作用

. （ 2 ）共 . （ 2 ）双电层静电作 接近过程中，吸附层将产生一种所谓“空间作用”

. （ 4）溶剂化膜作用，当颗粒表面吸 附有阳离子或亲水基团的有机物，

或由于颗粒表面极性区域对其周围溶剂分子的极化作 z 之间的关系是什么? 答：对同质颗粒，恒为排斥力，且当表面电位大于

30mV 时，双电层静电作用力要大于 范德华吸引力，故可作为一种使颗粒分散的措施

. 对异质颗粒，根据颗粒所负电性，则