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從“石頭、剪刀、布”來看研磨

德國飛馳 2024-01-24 | 閱讀：1339

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沒有什么勝敗，

是一局石頭剪刀布決定不了的，

如果有，

那就再來一局！

流行游戲不斷更新迭代，“石頭、剪刀、布”卻總是占據(jù)一席之地。這個游戲依賴了什么樣的規(guī)則，能夠使大家如此信服？

小編認(rèn)為，它與“材料處理”有著非常相似的邏輯。

Fritsch的研磨與粒徑分析應(yīng)用顧問Schubmehl曾接受材料研磨的相關(guān)采訪，他從“石頭剪刀布”這一生動有趣的視角對“材料研磨與日常生活的關(guān)系”進(jìn)行了生動的討論。

訪談中聊到了哪些“材料研磨”的具體內(nèi)容呢？請讓小編為您詳細(xì)報道

為什么研磨？

LCGC：為什么有很多材料要通過研磨的手段來減小粒徑呢？

Schubmehl：我們可以通過研磨材料，確保人員的安全或者環(huán)境的安全，也可以提高指定產(chǎn)品的性能。

研磨材料與我們的安全有何聯(lián)系呢？

比如，對于可以補(bǔ)充營養(yǎng)的果蔬，需要檢測其農(nóng)藥含量是否達(dá)標(biāo)；對于可以調(diào)理身體狀態(tài)的藥物，需要檢測其有效成分的含量是否合格，等等……

因此，為了確保安全科學(xué)的生活，這些材料需要進(jìn)行嚴(yán)格的分析測試。而在這之前，通過研磨的方式來減小材料的粒徑是關(guān)鍵步驟之一。此外，還有一些材料的粒徑、均勻性以及形狀也可能影響其性能，比如電池材料、催化劑材料。

那些材料需要研磨？

LCGC ：在日常生活中，有哪些產(chǎn)品的生產(chǎn)或檢測會涉及到研磨工藝呢？

Schubmehl：這樣的產(chǎn)品太多了，我們在生活中可能觸碰到的、或者最終要做廢棄處理的物品都可能包含在內(nèi)。

按照Schubmehl的話來說，找到會涉及到研磨工藝的例子簡直是信手拈來，比如，我們每天吃的食物、穿的衣服；我們在飛機(jī)、火車和汽車上可能觸碰到的各種材料；制造手機(jī)所用的材料、兒童玩具中的材料、建造住所和辦公室的材料等，這類產(chǎn)品我們每天使用，早就習(xí)以為?！，F(xiàn)在再從材料科學(xué)的角度來看，才知道它們原來都是研磨實(shí)驗(yàn)中的?？?！

“石頭、剪刀、布”的啟示

LCGC：用研磨與樣品前處理的視角科學(xué)地看待游戲“石頭、剪刀、布”，會給我們帶來什么啟示呢？

Schubmehl：當(dāng)我們在科學(xué)研討會上分享相關(guān)原理時，經(jīng)常被問到應(yīng)如何選擇合適的研磨方式，對此，陪伴我們童年的“石頭、剪刀、布”游戲通常會帶來深刻的啟發(fā)。

小小的游戲中竟蘊(yùn)藏著真理！

在采訪中，Schubmehl以“石頭、剪刀、布”中的角色為例，展現(xiàn)了材料預(yù)處理的趣味與奧妙：

像布這樣的纖維性材料，可以用剪刀來減小其尺寸，這與游戲中奉行的法則一致；而粉碎一塊石頭，就不能按照游戲中的規(guī)則來了，因?yàn)榧垉H僅能將石頭包住，想要使石頭粉碎，可不能指望它了，還是使用錘子敲擊來得更實(shí)在些。

研磨工藝 “各顯神通”

LCGC：研磨工藝中的不同原理，分別適用于什么材料呢？

Schubmehl：對于柔軟或纖維性的樣品，如大部分的食物、聚合物和紡織品，可使用鋒利的刀片來處理，這類工具提供的剪切或切割作用是非常高效的；

通用型切割研磨機(jī)PULVERISETTE 19：

由固定刀與轉(zhuǎn)刀提供的切割力

而對于各種礦物、金屬、陶瓷、玻璃這樣的堅(jiān)硬材料，則需要利用撞擊力或者通過摩擦力或壓力（例如，研缽和研磨杵）來減小其尺寸。

臼式研磨儀PULVERISETTE 2：

由研磨臼與研磨杵提供壓力、摩擦力

還有一些研磨設(shè)備結(jié)合了多種的物理原理。這就不得不說行星式球磨機(jī)了，其提供的能量相當(dāng)于重力的95倍，可以用來制備納米顆粒或機(jī)械合金化。

行星式球磨儀PULVERISETTE 5加強(qiáng)型:

研磨球高能撞擊粉碎

另外，還有可變速高速旋轉(zhuǎn)粉碎機(jī)，可一機(jī)實(shí)現(xiàn)沖擊、剪切與切割功能，研磨過程中能夠產(chǎn)生超高能量，是粉碎柔軟到中等硬度和溫度敏感性樣品的最佳選擇。

可變速高速旋轉(zhuǎn)粉碎機(jī)PULVERISETTE 14加強(qiáng)型:

一機(jī)實(shí)現(xiàn)沖擊、剪切與切割

研磨需要 “量身定制”

LCGC：有了這些設(shè)備作為備選，您將如何選擇正確的研磨系統(tǒng)？

Schubmehl：了解和熟悉待研磨樣品的物理、化學(xué)性質(zhì)非常重要。另外，我們也需要清楚地知道研磨目的，以及實(shí)際應(yīng)用中的具體參數(shù)要求，例如樣品體積、批次處理量以及后續(xù)分析所需達(dá)到的期望細(xì)度范圍。

研磨需要合理選擇

LCGC：如果選擇了不合適的研磨設(shè)備，會帶來什么危險或后果嗎？

Schubmehl：是的，這是絕對的。當(dāng)使用了不合適的研磨系統(tǒng)，最嚴(yán)重的情況下可能會改變樣品的物理或化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致出現(xiàn)不合理的數(shù)據(jù)結(jié)果，或者得到?jīng)]有代表性的樣品影響數(shù)據(jù)結(jié)果的真實(shí)性。

這其實(shí)很好理解，例如，對于溫度敏感性樣品，如果我們選擇了不合理的研磨系統(tǒng)，使實(shí)驗(yàn)過程中存在明顯的升溫，那么就有可能導(dǎo)致材料變性，后續(xù)分析實(shí)驗(yàn)得出的檢測結(jié)果不能代表原樣品，這意味著結(jié)果數(shù)據(jù)將失去意義。

如果沒有合理地選擇研磨系統(tǒng)，還有可能造成危險的后果，例如，在食品農(nóng)藥檢測中，如果因?yàn)檠心ミ^程導(dǎo)致相關(guān)物質(zhì)成分消失或減少，那么后續(xù)分析實(shí)驗(yàn)得到的檢測結(jié)果就是錯誤的，即相應(yīng)指標(biāo)偏低，而實(shí)際上的數(shù)值可能已經(jīng)超標(biāo)。最后這樣的產(chǎn)品批量生產(chǎn)，可能造成非常嚴(yán)重的食品安全隱患。

研磨世界探索無止境

LCGC：那么，最具挑戰(zhàn)性的研磨應(yīng)用是什么樣的呢？

Schubmehl：具有復(fù)雜物理性質(zhì)的混合材料，通常會給研磨工作帶來一定的挑戰(zhàn)，樣品中的不同成分可能需要利用不同的物理方法以便于樣品的粉碎研磨。

手機(jī)就是一個很好的例子，因?yàn)樵谶@樣一個小巧的整體中，包含了各種不同種類的材料；此外，F(xiàn)RITSCH在研磨實(shí)驗(yàn)中還遇到過其他有趣、令人印象深刻的樣品，例如骨頭、干蟋蟀、狗狗零食，還有由若干種不同材料通過新方法合成的全新材料，比如研磨能夠滿足航天器在外太空的嚴(yán)酷條件航行的材料，都具備一定的挑戰(zhàn)性。