Het werkingsprincipe van een conventionele kogelmolen: de roterende trommel zorgt ervoor dat maalkogels onder invloed van de zwaartekracht vrij kunnen vallen en op het monster kunnen botsen, waardoor vermaling en menging wordt bereikt. Het heeft echter een lage energie-efficiëntie, een lange maaltijd en problemen bij het verwerken van ultrafijne deeltjes.
Het werkingsprincipe van een planetaire kogelmolen: door planetaire beweging (de trommel draait rond de hoofdas terwijl hij om zijn eigen as draait), worden botsingen en schuifkrachten met hoge intensiteit- gegenereerd tussen de maalkogels en het monster onder middelpuntvliedende kracht. Hierdoor wordt energie geconcentreerd en vrijgemaakt, wat resulteert in een exponentiële toename van de maalefficiëntie.
Bovendien zijn planetaire kogelmolens essentiële uitrusting voor het verbeteren van de prestaties van alle-vaste-lithiumbatterijen: alle-vaste-batterijen gebruiken vaste-elektroden en vaste-vaste{5}}elektrolyten. Het positieve elektrodemateriaal van vaste- batterijen verschilt niet significant van dat van vloeibare elektrolytbatterijen, terwijl het negatieve elektrodemateriaal voornamelijk gebruik maakt van metallisch lithium, lithiumlegeringen of op silicium- gebaseerde negatieve elektroden. In tegenstelling tot vloeibare lithium-ionbatterijen, gebruiken vaste-batterijen vaste elektrolyten in plaats van de vloeibare elektrolyt en separator. De kern van vaste-batterijen ligt in de ontwikkeling van vaste elektrolyten met hoge mechanische eigenschappen, hoge ionische geleidbaarheid, uitstekende elektrochemische en thermische stabiliteit en compatibiliteit met elektrodematerialen. Kogelmolentechnologie wordt vaak gebruikt bij de ontwikkeling van vaste elektrolyten om vaste elektrolytmaterialen te verwerken en de prestaties van alle -vaste- batterijen te verbeteren.
Een taak waar een conventionele kogelmolen misschien 10 uur over doet, kan door een planetaire kogelmolen in 4-5 uur of zelfs minder worden voltooid!
Het maalprincipe van een planetaire kogelmolen
Tijdens het maalproces in een planetaire kogelmolen wordt het materiaal verpulverd door de impact, compressie en wrijving van de maalkogels. In feite is het verpulveringsproces uiterst complex. Bij het bestuderen van een enkel deeltje wordt het tijdens het kogelfrezen herhaaldelijk onderworpen aan de bovengenoemde spanningen, waardoor bestaande of nieuw gevormde scheuren in het deeltje voortdurend uitzetten, wat leidt tot breuk of plastische vervorming.
Naarmate deeltjes kleiner worden, worden de scheuren daarin fijner, waardoor de kans op scheuren bij minimale breukspanning kleiner wordt. De slijpkracht neemt toe tot een punt waarop de deeltjes plastische vervorming ondergaan, waardoor verder slijpen moeilijk wordt zodra een bepaalde deeltjesgrootte is bereikt. Daarom is langdurig kogelmalen zinloos en verhoogt het alleen het energieverbruik, omdat ultrafijne deeltjes niet de elastische energie kunnen accumuleren die nodig is voor scheurvoortplanting.
In feite wordt de essentie van het maalprincipe van planetaire kogelmolens momenteel alleen begrepen door middel van experimentele redenering of intuïtie. Het eigenlijke kogelmaalproces is veel complexer dan hierboven beschreven. Het vermalen van materiaaldeeltjes varieert als gevolg van interacties tussen deeltjes, tussen deeltjes en de maalbeker, tussen deeltjes en de maalkogels, en de chemische interacties tussen deeltjes.
De drie belangrijkste voordelen van planetaire kogelmolens:
Dubbele energiedichtheid: De centrifugale versnelling van de planetaire beweging kan 20-40 g bereiken (vergeleken met slechts 1 g in gewone kogelmolens), wat resulteert in een toename van de kinetische energie van de maalkogel, waardoor harde materialen op nanoschaal (zoals siliciumcarbide en keramiek) gemakkelijk worden verpletterd.
Multi-dimensionaal maalpad: In tegenstelling tot conventionele kogelmolens waarbij de maalkogels één traject volgen, gebruiken planetaire kogelmolens centrifugale kracht en rotatiereactiekracht om complexe drie- dimensionale bewegingen te creëren, waardoor uniform slijpen zonder dode hoeken wordt bereikt.
Intelligente temperatuurregeling: sommige hoogwaardige planetaire kogelmolens zijn uitgerust met een circulerend koelsysteem om thermische ontleding van monsters tijdens langdurig gebruik te voorkomen (conventionele kogelmolens worden vaak gedwongen uitgeschakeld vanwege oververhitting).
ACEY-VHBM-2Lplanetaire kogelfreesmachineis ontworpen voor veelzijdige monsterverwerking, ondersteunt droog malen, nat malen in suspensie en gebruik onder inerte gasomstandigheden. Naast een effectieve verkleining van de deeltjesgrootte maakt het een grondige menging en homogenisatie van emulsies en pasta's mogelijk, evenals mechanisch legeren en activeren voor geavanceerd materiaalonderzoek. Het systeem is compact en toch volledig functioneel ontworpen en zorgt voor een zeer efficiënte en stille werking. Het dient als een ideaal hulpmiddel voor de voorbereiding van onderzoeksmonsters in academische, institutionele en industriële laboratoria, met de mogelijkheid om vier verschillende monsters in één batch te verwerken.
