在此背景下，三辊研磨机的主要功能是将高剪切力施加到粘性介质中，以彻底分散纳米级BSCF催化剂粉末。通过在水平旋转的辊筒之间处理混合物，研磨机能够分解颗粒团聚体，确保与粘合剂和溶剂的均匀混合，这对于后续的丝网印刷至关重要。
核心要点 制备高质量的催化剂层不仅仅是简单的混合；它需要解聚纳米颗粒。三辊研磨机利用机械剪切力确保BSCF粉末均匀分布，从而形成具有一致孔隙结构和机械强度的催化剂层。
高剪切混合的机械原理
剪切力的产生
该设备通过三个水平放置的辊筒进行操作。这些辊筒相互旋转，通常以不同的速度旋转，以在夹缝点（辊筒之间的间隙）产生强烈的摩擦和压力。
解聚团聚体
BSCF等纳米级粉末的主要挑战在于它们容易结块。辊筒产生的高剪切力会物理性地将这些团块分开。这确保了催化剂以单个颗粒的形式存在，而不是以不均匀的团块形式存在于浆料中。
配方组分的作用
粘合剂的整合
研磨过程对于掺入粘合剂（如乙基纤维素）至关重要。研磨机迫使粘合剂均匀地涂覆分散的颗粒，这对于在干燥后将催化剂层粘合在一起是必需的。
溶剂的分散
如萜品醇之类的溶剂提供了浆料的液体介质。三辊研磨机确保溶剂与粉末和粘合剂完全整合，形成具有正确流变性（流动特性）以供应用的糊状物。
理解权衡
工艺强度与材料完整性
虽然高剪切力对于分散是必需的，但它是一个剧烈的过程。摩擦会产生热量，必须对其进行管理，以防止溶剂过早蒸发或粘合剂降解。
效率考量
三辊研磨通常比简单的叶轮混合慢。这是一个精密步骤，适用于高粘度糊状物，其中质量和均匀性优先于快速产量。
为丝网印刷优化
使用三辊研磨机的最终目标是制备适用于丝网印刷的浆料。混合不当的浆料会堵塞筛网或导致催化剂层出现斑驳。
- 如果您的主要关注点是均匀的孔隙率：研磨机至关重要，因为它消除了可能在最终层中产生致密点或空隙的团聚体。
- 如果您的主要关注点是机械强度：研磨机确保粘合剂完美分布，防止成品层在使用过程中开裂或分层。
三辊研磨机有效地将原始BSCF粉末转化为高性能油墨，能够提供精确的电化学结果。
总结表：
| 特性 | 在BSCF浆料制备中的功能 | 对最终催化剂层的影响 |
|---|---|---|
| 高剪切力 | 分解纳米级BSCF团聚体 | 确保均匀的孔隙结构和一致性 |
| 差速滚动 | 使粉末、粘合剂和溶剂均质化 | 防止丝网印刷过程中堵塞 |
| 粘合剂整合 | 用乙基纤维素均匀涂覆颗粒 | 增强机械强度并防止开裂 |
| 流变性控制 | 优化粘度和流动特性 | 实现精确、高质量的层沉积 |
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参考文献
- Diana Marcano, José M. Serra. Controlling the stress state of La1−Sr Co Fe1−O3− oxygen transport membranes on porous metallic supports deposited by plasma spray–physical vapor process. DOI: 10.1016/j.memsci.2015.12.029
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
