低温研磨是一种特殊形式的机械研磨，涉及在低温条件下加工材料，特别是对温度敏感或含有挥发性成分的材料。
这种工艺利用液氮冷却研磨环境，确保样品保持脆化，并保留其化学和物理特性。
对于那些在传统研磨条件下会因发热和氧化作用而降解的材料，低温研磨尤其具有优势。
6 个要点说明：
1.低温研磨的机理：
- 低温环境： 低温研磨是指在低温浆料中或超低温（通常低于 -150 ℃）下使用液氮研磨材料。
- 这种极低的温度有助于使材料脆化，使其更容易被研磨，同时不会造成热降解。
- 径向摆动： 低温研磨机的研磨罐在水平位置进行径向摆动。
- 研磨球的惯性使它们以高能量撞击研磨罐圆形端部的样品材料，从而有效地将其粉碎。
- 连续冷却： 在研磨过程中，研磨罐持续使用液氮进行冷却，确保样品在整个研磨过程中始终处于低温状态。
2.低温研磨的优势：
- 保持样品完整性： 低温研磨非常适合热敏性材料，如塑料、橡胶和生物样品。
- 极低的温度有助于保持样品的化学和物理特性，防止热降解。
- 减少热应力： 低温环境减少了热量的产生，而这正是传统研磨过程中的常见问题。
- 热应力的降低有助于最大限度地减少残余应力，延长刀具寿命。
- 防止氧化： 通过将样品保持在低温下，低温铣削可防止传统铣削过程中可能发生的氧化和其他相关退化。
- 提高磨削效率： 材料在低温下的脆化降低了铣削所需的比能量，从而提高了加工效率。
3.低温研磨的应用：
- 粉末冶金： 低温研磨用于粉末冶金，生产微/纳米结构的块状材料。
- 该工艺可用于金属和其他材料，以获得精细的微观结构。
- 制药业： 在制药行业，冷冻研磨用于研磨具有高玻璃化能力或易再结晶的活性药物成分 (API)。
- 该工艺有助于制备非晶态药物，从而提高药物的溶解度和生物利用度。
- 生物样品： 低温研磨有利于处理生物样本，在这种情况下，保持样本的完整性至关重要。
- 该工艺可制备细小均匀的颗粒，且不会造成热降解。
4.与传统研磨工艺的比较：
- 发热： 传统研磨工艺通常会产生大量热量，从而导致对温度敏感的材料降解。
- 低温铣削工艺通过保持低温环境消除了这一问题。
- 残余应力： 传统铣削会在材料中产生拉伸残余应力，从而影响材料的机械性能。
- 低温铣削通过降低热应力，有助于最大限度地减少这些残余应力。
- 刀具寿命： 冷冻铣削中的持续冷却减少了热应力和氧化造成的磨损，从而延长了磨具的使用寿命。
5.设备：CryoMill：
- 集成冷却系统： CryoMill 是专为低温研磨设计的实验室球磨机。
- 它具有一个集成冷却系统，可在研磨之前和研磨过程中用液氮持续冷却研磨罐。
- 脆化和保存： 持续冷却可确保样品脆化并保存挥发性成分，因此是处理温度敏感和挥发性材料的理想工具。
6.科学报告和研究：
- 提高生产率： 许多科学报告表明，在研磨前使用预冷却器可提高传统研磨机的生产率，如锤式/冲击式、自然磨损式、销钉式和球磨机。
- 微/纳米结构材料： 研究表明，冷冻研磨可以生产出具有精细微观结构的微/纳米结构散装材料，如金属。
总之，低温研磨是一种加工温度敏感和易挥发材料的高效技术。
通过保持低温环境，它可以保持样品的完整性、减少热应力并防止氧化。
带有集成冷却系统的 CryoMill 就是为此目的而设计的专用工具，是处理此类材料的实验室必不可少的设备。
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