표면 활성도

표면 활성이라는 용어는 표면이 주변 환경과 상호작용하는 능력을 의미합니다. 입자 기술 분야에서 이는 주로 입자의 경계면에서의 거동을 가리킵니다. 입자 크기가 작아질수록 표면에 노출된 원자의 비율이 크게 증가하여, 부피 효과에 비해 표면 효과가 점점 더 지배적이 됩니다.

건조 분말의 경우 표면 활성은 주로 물리적 힘에 의해 결정됩니다. 분자 간 및 원자 간 상호작용, 특히 반데르발스 힘이 핵심적인 역할을 합니다. 이 힘은 항상 인력을 발휘하며 변동하는 쌍극자에 기인합니다. 입자 반경이 작아질수록 그 중요성은 현저히 증가합니다.

반경이 작아질수록 접착력과 중력의 비율이 증가합니다. 따라서 미세 분말은 응집 경향이 있습니다. 유동성이 나쁘고 응집체를 형성하며 장비 표면에 부착됩니다. 반데르발스 힘 외에도 정전기력이 작용합니다. 이는 혼합, 마찰 또는 공압 이송 시 전하 분리에 의해 발생합니다. 특히 건조하고 절연성 분말의 경우 높은 표면 전하가 발생할 수 있습니다. 이러한 힘은 인력 또는 척력으로 작용할 수 있습니다. 이 힘은 분리, 분진 폭발 위험 및 부착에 영향을 미칩니다.

화학 표면 활성은 전기화학 및 반응성 고체에서 중요한 역할을 합니다. 입자 표면의 반응성 기능기는 가스 또는 다른 고체와 반응할 수 있습니다. 산화, 가수분해 또는 수분 및 가스 분자의 흡착이 그 예입니다. 이러한 효과는 표면 에너지를 변화시켜 유동 특성을 바꿉니다.

광학적 표면 활성도 분말에서 중요합니다. 이는 전자기 복사와의 상호작용을 설명합니다. 방출 및 흡수 특성은 표면 거칠기, 색상 및 화학 조성에 따라 달라집니다. 이는 건조 또는 반응 공정에서 열 흡수, 적외선 복사 및 가열 특성에 영향을 미칩니다.

습윤 분말의 경우 표면력의 스펙트럼이 확대됩니다. 건식 상호작용에 더해 모세관력이 발생합니다. 입자 사이에 액체 다리가 형성됩니다. 이러한 다리는 강한 인력을 생성하여 응집을 촉진합니다.

따라서 습윤 분말은 종종 강한 응집성을 보입니다. 표면 활성이 급격히 증가합니다. 응집, 덩어리 형성 및 벽 부착이 전형적인 결과입니다. 공정 기술에서는 이 효과를 의도적으로 활용합니다(예: 과립화).

습식 분말 및 현탁액의 경우, 고체와 액체 사이의 계면이 거동을 결정합니다. 여기에서는 정전기적 상호작용이 지배적인 역할을 합니다. 입자 표면은 종종 전하를 띱니다. 각 입자 주변에는 전기적 이중층이 형성됩니다.

인력인 반데르발스 힘과 반발력인 정전기적 힘의 상호작용은 DLVO 이론으로 설명됩니다. 결과적으로 발생하는 상호작용 전위는 현탁액의 안정성 또는 응집을 결정합니다.

정전기적 반발력은 제타 전위에 따라 달라집니다. 제타 전위가 높을수록 현탁액은 안정적입니다. 제타 전위가 낮을수록 응집 및 침전이 촉진됩니다.