Naukowcy zajmują się cząstkami nano (bardzo małe cząsteczki o średnicy poniżej 100 nanometrów) od wielu lat. Na bazie cząstek nano dokonano wielu nowych i innowacyjnych odkryć np. dotyczących przewodnictwa czy efektu lotus.

Są różne sposoby otrzymywania cząstek nano. Na samym dole listy tych metod jest technologia syntezy z atomów i cząsteczek. Na szczycie listy jest sposób polegający na rozdrabnianiu cząstek aż do osiągnięcia rozmiaru nano. W tym celu stosuje się młyny planetarno kulowe takie jak PM 100, PM 200 i PM 400 firmy Retsch, które zapewniają wystarczającą ilość energii, aby osiągnąć rozdrobnienie rzędu nano.

Zasady stosowane w procesie rozdrabniania do poziomu mikro nie koniecznie sprawdzają się w skali nano. Wraz ze zmniejszaniem się wielkości cząstek wzrastają ich właściwości elektrostatyczne. Prowadzi do aglomeracji, która zatrzymuje proces dalszego rozdrabniania. Z tych powodów proces mielenia musi być przeprowadzany w ciekłym medium (mielenie koloidalne), w którym następuje rozpraszanie i separacja cząstek. Typowym medium jest prosty alkohol ale inne rozpuszczalniki czy nawet woda mogą również być odpowiednie w pewnych aplikacjach.

Przy mieleniu w młynach kulowych należy zastosować naczynia i kule, które są wykonane z materiałów bardzo odpornych na ścieranie, takich jak tlenek cyrkonu, aby zminimalizować kontaminację. Generalnie potrzebne są kule o niewielkiej średnicy (mniejszej niż 3 mm Ø) i czas rzędu kilku godzin. W takim procesie niezbędne jest większa ilość energii i większa powierzchnia niż przy tradycyjnym mieleniu na sucho do zakresu mikro. Rysunek 1 pokazuje rezultaty mielenia tlenku glinu przy prędkości 650 obr/min. Po 1 godzinie mielenie z kulami o średnicy 1 mm w wodzie x50 wynosi 200 nm, natomiast po 4 godzinach x50 wynosi już 100 nm. W kolejnej próbie materiał mielono w różnych mediach; najpierw 1 godzinę z użyciem kul 1 mm Ø a następnie 3 godziny z zastosowaniem kul 0,1 mm Ø (rys. 2). Mielenie w wodzie dało efekt x50 = 76 nm, a w 1% roztworze NaPO3 x50 = 70 nm. Rezultaty przeprowadzonych testów pokazują, że młyny planetarno kulowe są odpowiednie do rozdrabniania cząstek do zakresu nano. Aspekty takie jak wybór rozmiaru kul czy medium mają kluczowy wpływ na osiągnięcie dobrych wyników w tym procesie.

Rys. 1: Mielenie Al2O3 z użyciem kul 1 mm Ø w wodzie po 1 h (niebieski) a następnie po 4 godzinach (zielony)

Rys. 2: Mielenie Al2O3 z użyciem kul 1 mm Ø (1 h) a następnie z kulami 0,1 mm Ø (3 h) w wodzie (zielony) i w 1% NaPO3 (niebieski)

Informacje pochodzą od Pana Przemysława Nalepka z firmy Retsch