粒子硬度

粒子硬度は、圧痕、引っかき、破断、粉砕といった機械的負荷に対する個々の粒子の抵抗性を表します。これには、圧痕、引っかき、破断、粉砕が含まれます。粒子硬度は材料固有の特性であり、結晶構造、結合状態、多孔性、および結合剤マトリックス（存在する場合）と密接に関連しています。

材料科学において、硬度は従来、緻密な固体で測定されてきた。一般的な手法としては、ビッカース、ブリネル、ヌープなどの圧入試験や、モース硬度スケールに基づく引っかき硬度試験がある。これらの方法は、連続した材料を前提としています。一方、硬度の概念を個々の粒子に適用する場合、特にマイクロまたはナノメカニカルな硬度が重要となります。これは、計測機器を用いた圧入試験やAFM（原子間力顕微鏡）に基づく測定法によって測定することができます。

一方、バルク材料工学やプロセス工学では、粒子硬度は機能的に定義されることが多い。硬い粒子は粉砕や摩耗に耐える。対照的に、軟らかい粒子や脆い粒子は、わずかなせん断力や衝撃荷重でも破損する。これは、ミキサー、コンベア、粉砕機における粒子の破壊に直接的な影響を及ぼす。同様に、粒子硬度は粉塵の発生や、プロセス進行中の粒子径分布の変化にも影響を及ぼします。

技術的に特に重要なのは、粒子物質の硬度と凝集体の機械的安定性との区別です。例えば、多孔質または噴霧乾燥された凝集体は、機械的に硬い一次粒子から構成されている場合があります。しかし、凝集体としては全体的に柔らかく、容易に崩壊します。したがって、結晶硬度、粒子硬度、凝集体硬度を区別する必要があります。これらの階層レベルは、混合、搬送、粉砕プロセスの設計において、個別に考慮されるべきです。