تتمتع جزيئات السيراميك بمجموعة واسعة من التطبيقات في علوم المواد والإلكترونيات والهندسة الكيميائية والمجالات الطبية وغيرها، ولكن نظرًا لطاقتها السطحية العالية وخصائص التجميع السهلة، كان التشتت دائمًا يمثل تحديًا رئيسيًا في إعداد مواد سيراميك عالية الأداء. ستقدم هذه المقالة أنواعًا شائعة من جزيئات السيراميك وتوصي بالمشتتات المناسبة للمواد الخزفية المختلفة لتحسين استقرار التشتت وأداء المعالجة.
يشير الجسيم إلى أصغر وحدة مستقلة ومنفصلة تتكون من نواة ونمو المواد في نظام تفاعل محدد (مثل الاحتراق، والترسيب، وتخليق الطور الغازي، وما إلى ذلك)، بأشكال هندسية منتظمة أو غير منتظمة. يمكن فهمه على أنه الفرد الأكثر جوهرية "الفطري" في عملية تكوين المواد.
يمكن لمجموعات الهيدروكسيل (- OH) أن تظهر حموضة أو قلوية على سطح أكاسيد المعادن في شكل استقبال أو إمداد بالبروتون. من خلال ضبط كمية وتوزيع مجموعات الهيدروكسيل، يمكن تحقيق التحكم الدقيق في حموضة السطح والقلوية، وبالتالي التأثير على مسار التنشيط وانتقائية التفاعلات الحفزية.
في مواقع المعادن غير المشبعة من أكاسيد المعادن أو أكاسيد أشباه الموصلات (مثل Ti4+، Fe3+)، تمتز جزيئات الماء أولاً في شكل جزيئي، يليها انقسام رابطة OH، مما يؤدي إلى مجموعات الهيدروكسيل الطرفية أو الجسرية (M-OH) وذرات الهيدروجين السطحية. تأتي القوة الدافعة الديناميكية الحرارية لهذه العملية من حموضة لويس القوية لأيونات المعادن، مما يجعل جزيئات الماء سهلة الانفصال. تشير كل من التجارب وحسابات DFT إلى أن الأسطح المغطاة بكمية منخفضة من الأكسجين تميل إلى التفكك والامتصاص، بينما تميل الأسطح المغطاة بكمية عالية من الأكسجين إلى امتصاص الجزيئات.
تشير هندسة الهيدروكسيل السطحي إلى التنظيم المستهدف للعدد والتوزيع والنشاط الكيميائي لمجموعات الهيدروكسيل (- OH) على سطح المواد من خلال وسائل فيزيائية أو كيميائية أو بلازمونية، من أجل تحقيق تعديل دقيق لخصائص السطح. مجموعات الهيدروكسيل هي المجموعات الوظيفية القطبية الأكثر شيوعًا التي يمكن أن تشكل روابط هيدروجينية، أو روابط تنسيقية، أو روابط تساهمية مع الماء، أو أيونات المعادن، أو سلاسل البوليمر، أو الجزيئات الحيوية، مما يغير بشكل كبير المحبة للماء، والطاقة السطحية، والامتزاز/النشاط التحفيزي، والتوافق الحيوي للمواد.
التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء: يبحث في مقدار الضوء الذي تم استهلاكه. عندما يمتص الجزيء ضوءًا بطول موجي معين، فإننا نعرف ما هي المجموعات الوظيفية الموجودة بداخله. مطياف رامان: يبحث في مقدار انحراف الضوء. يتم تطبيق شعاع الليزر لتحليل مدى تغير الضوء المرتد، من أجل تحديد البنية الجزيئية.
