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下載方案

摘要

壓電陶瓷作為實現機械能與電能相互轉換的關鍵功能材料，在傳感、驅動、超聲、通信等電子領域具備不可替代的應用價值。鋯鈦酸鉛（PZT）與鈮酸鉀鈉（KNN）分別為鉛基與無鉛壓電陶瓷的核心產業化體系，其漿料的分散穩定性直接決定陶瓷燒結致密度、微觀組織結構及壓電介電關鍵性能。傳統分散工藝存在團聚破除不干凈、批次穩定性差、規模化適配性不足等技術瓶頸。常規表征儀器比如激光粒度儀，粘度計，Zeta電位分析儀等難以原位量化固液界面真實分散狀態。本文采用 TRILOS 超高壓納米均質機 ND100 對 PZT、KNN壓電陶瓷漿料進行高效分散處理，結合 LISICO LS-1分散穩定性分析儀驗證該均質設備在壓電陶瓷漿料的分散效果，為壓電陶瓷漿料高效分散與工藝質量控制提供標準化技術方案。

關鍵詞：TRILOS，超高壓納米均質機，壓電陶瓷漿料，漿料分散，壓電陶瓷，納米分散

1 引言

壓電陶瓷產業化制備高度依賴流延、印刷、注凝等漿料成型工藝，高固含量、高均勻性、高穩定性的陶瓷漿料是保障器件性能一致性與成品率的核心前提。壓電陶瓷粉體具有高比表面積與高表面能特征，在溶劑體系中極易形成納米/亞微米級軟硬團聚體，傳統球磨、機械攪拌、普通剪切分散工藝難以實現團聚體的解聚，易引發漿料沉降分層、燒結體氣孔缺陷、性能離散度大等問題，嚴重制約壓電器件的性能提升。TRILOS超高壓納米均質技術憑借強剪切、湍流空化、顆粒對流撞擊的協同作用，可實現漿料高效分散。

當前漿料分散效果評價多采用激光粒度儀、Zeta 電位儀等常規手段，但存在樣品需稀釋預處理、測試周期長、無法反映固液界面溶劑束縛真實狀態等局限。時域核磁共振技術可通過弛豫時間 T2原位表征溶劑束縛程度，精準量化漿料分散穩定性。二者結合為壓電陶瓷漿料分散工藝優化與質量管控提供高效、精準的完整解決方案。

2 實驗設備與測試原理

2.1 TRILOS 超高壓納米均質機

該設備基于超高壓流體力學效應設計，物料在精準可控高壓驅動下高速通過微結構均質腔，瞬時承受高強度剪切、湍流空化、顆粒對撞三重物理作用，可破除顆粒軟硬團聚、細化顆粒尺寸，實現固液兩相均勻分散。設備壓力調控精度高、運行穩定性優異，不堵不漏，適配低粘度壓電陶瓷漿料處理，可實現實驗室工藝參數到規模化生產的線性放大，滿足產業化生產需求。

圖1 均質機原理圖

圖2 TRILOS超高壓納米均質機

2.2 LISICO LS-1 分散穩定性分析儀

儀器采用低場時域核磁共振（TD-NMR）技術，通過檢測懸浮液或漿料的弛豫時間 T2評價漿料分散狀態：

1. 顆粒表面吸附的束縛溶劑分子運動受限，弛豫時間 T2較低；

2. 未被吸附的自由溶劑分子運動不受限，弛豫時間 T2較高；

3. 同一體系內，T2值越小，代表束縛溶劑比例越高、顆粒濕比表面積越大、固液潤濕性與分散性越優、漿料的分散穩定性越好。

圖3 低場 NMR 中自由水與結合水的分子運動特性示意圖

該設備單樣品測試耗時≤3 min，樣品無需預處理與稀釋，配備精確控溫系統保障數據重復性，適用于各類懸浮液或漿料體系的分散穩定性測試。 

圖4 LISICO LS-1 分散穩定性分析儀

3 應用案例

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