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分散技術(shù)乃是決定納米科技成功之關(guān)鍵

早在 1998 年以前，企業(yè)界所面臨的問題為如何提高分散研磨效率以降低勞力成本，如染料、涂料、油墨等產(chǎn)業(yè)；而 1998 年以后，產(chǎn)業(yè)之技術(shù)瓶頸則為如何得到微細(xì)化（納米化）之材料及如何將納米化之材料分散到最終產(chǎn)品里。在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)納米化的過程中，最常遇到的共同問題為所添加的納米粉體因未經(jīng)改質(zhì)而易再次凝聚，不易被分散開來，導(dǎo)致預(yù)期的納米現(xiàn)象并沒有產(chǎn)生。

納米粒子的顆粒細(xì)小，比表面積很大，表面能高，且配位嚴(yán)重不足，使它在水溶液中易于團(tuán)聚。傳統(tǒng)而言，粒子的尺寸越小，則粒子間吸引能量越強(qiáng)，即粒子的聚集效應(yīng)越大；故未經(jīng)有效表面改質(zhì)的粒子，即使以高效率的研磨機(jī)長時(shí)間分散，所得的效果僅短暫粉碎分散，瞬間即自行再行聚集與團(tuán)聚作用。

在做納米粉體分散或研磨時(shí)，因?yàn)橛诜垠w尺度由大變小的過程中，凡得瓦爾力及布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象逐漸明顯且重要。所以，如何選擇適當(dāng)之助劑以避免粉體再次凝聚及如何選擇適當(dāng)?shù)难心C(jī)來控制研磨漿料溫度以降低或避免布朗運(yùn)動(dòng)之影響，將成為濕式研磨分散方法能否成功地得到納米級(jí)粉體之研磨及分散之關(guān)鍵技術(shù)。

接著，我們也來談?wù)劃{料的分散技術(shù)。一般處理漿料界面的方法，有藉由復(fù)雜交互作用力，如靜電排斥力、立體排斥力及體積排除作用力等力形成固體或液體界面的穩(wěn)定狀態(tài)，其目的不外乎是避免粉體再凝聚之產(chǎn)生，其中最簡單的方法為藉由PH值的調(diào)整來讓納米粉體表面帶電荷，使粉體與粉體間產(chǎn)生電斥力。然而納米粉體因受限于其最終產(chǎn)品應(yīng)用及配方之限制，適用此方法之應(yīng)用并不多。例如染整助劑中陰陽離子染料的分散劑都得考慮其適用性。

第二種常用的方法為藉由立體排斥作用力來形成固體與固體、固體與液體間的穩(wěn)定狀態(tài)，此方法最常選用具高分子量之高分子或單體來當(dāng)分散劑。當(dāng)漿料之粒徑要求為微米或次微米時(shí)，此方法效果相當(dāng)好；但當(dāng)所欲分散或研磨之漿料的粒徑要求小于 100 nm 時(shí)，若仍選用具高分子量之高分子或單體來當(dāng)分散劑，當(dāng)粉體被納米化時(shí)，漿料內(nèi)之大部分體積已被高分子量之高分子或單體所形成之障礙物所占據(jù)，此時(shí)漿料容易遇到粉體容易產(chǎn)生再凝聚之現(xiàn)象，導(dǎo)致納米現(xiàn)象無法產(chǎn)生。

為了避免上述問題之產(chǎn)生，建議選用較低分子量之官能基來當(dāng)界面改質(zhì)劑。根據(jù)溶液化學(xué) (solution chemistry ) 的概念，較小分子量之化學(xué)鍵所形成之官能基，將較易被接到納米粉體的表面上。原則上，所選用之界面改質(zhì)劑同時(shí)具有下列兩個(gè)官能基：一個(gè)官能基被設(shè)計(jì)來接到納米粉體表面，使納米粉體表面產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定相，以避免粉體之再凝聚產(chǎn)生；另一個(gè)官能基之設(shè)計(jì)，乃根據(jù)日后該納米粉體所計(jì)劃被添加之界面（Matrix) 而定，以避免不兼容之現(xiàn)象發(fā)生。

其實(shí)，納米微粒的分散性問題要從納米粒子的生產(chǎn)環(huán)節(jié)去解決，在納米粒子表面進(jìn)行改質(zhì)，賦予納米粒子親水或親油╱疏水或疏油性質(zhì)，以保障在水性或油性介質(zhì)中具有某種程度的可溶性；另外，選擇適當(dāng)?shù)募{米粒子表面改性劑以確保納米粒子不能形成硬團(tuán)聚，而只能以軟團(tuán)聚的形式存在。

石墨烯塑料改質(zhì)主要是利用加工設(shè)備及高分子分散劑的效用，在石墨烯涂料上就必須考慮潤濕及界面需要時(shí)，去調(diào)整石墨烯的疏水／油性，必要時(shí)還要利用官能基與 pH 值來控制懸浮性，以避免堆棧情事發(fā)生。該怎么說呢！這些都是理論，只有你親自去試樣才能發(fā)現(xiàn)硬道理；但如果妳無法自行修飾石墨烯或沒有那么多款石墨烯材料可以驗(yàn)證，也許花費(fèi)再多時(shí)間或金錢也搞不出好結(jié)果的～