在实验室中，主要用于研磨的仪器是研磨机。 用于样品制备的最常见类型包括球磨机、振动磨和行星式研磨机，它们通过冲击、振动和摩擦等力将材料还原成细粉。对于较大、较硬材料的初步粗磨，通常使用颚式破碎机。
选择研磨设备的关键不在于找到一个“最佳”的工具。而在于将研磨机制——例如高冲击碰撞、剪切或压缩——与您的特定样品材料和所需的最终粒度相匹配。
研磨的目标：粒度减小
研磨，也称为粉碎，是样品制备中的一个基本过程。主要目标是将固体物质分解成更小、更均匀的颗粒。
这个过程对于增加样品的表面积至关重要，这确保了后续的化学分析是准确和具有代表性的。均匀的细粉比粗糙、不均匀的材料更容易处理。
实验室研磨机的主要类别
不同的研磨机采用不同的物理力来实现尺寸减小。了解这些机制是为您的样品选择正确仪器的关键。
冲击与摩擦：行星式研磨机和球磨机
球磨机是一种研磨机，它使用研磨介质（通常是陶瓷球或钢球）在一个旋转的罐体内。当罐体翻滚时，钢球通过冲击和摩擦的组合级联并破碎样品材料。
行星式研磨机是球磨机的一种更高能的版本。样品罐在中心圆盘上旋转的同时也在自己的轴上自转，产生极端的离心力，从而大大提高研磨能量和速度。
这些研磨机擅长将坚硬、易碎或结晶材料研磨成非常细甚至纳米级的粒度。
振动与粉碎：振动磨和摆动磨
振动磨（有时称为摆动磨）以非常高的频率搅动样品罐。这种强烈的振动导致研磨介质（球或环）和样品颗粒每分钟碰撞数千次。
这种方法提供了快速有效的粉碎，是为X射线荧光（XRF）等分析方法制备样品的最常用技术之一。它们有各种尺寸可用于不同样品重量。
剪切与切割：刀式研磨机和切割式研磨机
对于柔软、纤维状、有弹性或对热敏感的样品，冲击和摩擦是无效的。聚合物、植物材料或纺织品等材料只会变形或熔化。
刀式和切割式研磨机的作用类似于高速搅拌机，使用锋利的硬化钢转子来剪切和切割材料。这种机制对于不能通过脆性方式断裂的样品至关重要。
高压压缩：颚式破碎机
当从岩石或矿石等大块材料开始时，需要进行初步的破碎步骤。颚式破碎机使用两个硬板——一个固定，一个移动——通过巨大的压缩力来破碎大块材料。
这不是用于生产细粉的工具。它的目的是进行初步的粗略尺寸减小，为在另一种研磨机中进行二次、更精细的研磨做准备。
理解权衡
选择设备需要考虑您的样品、机器机制和最终目标之间的相互作用。
材料硬度与研磨机类型
最关键的因素是您样品的性质。坚硬、易碎的材料需要行星式研磨机的高能量冲击或振动磨的粉碎作用。柔软、纤维状的材料必须在切割式或刀式研磨机中处理，以防止涂抹。
最终粒度要求
您期望的最终粒度决定了所需的能量。颚式破碎机只能产生砾石大小的颗粒。振动磨非常适合微米级粉末，而行星式研磨机可以达到亚微米或纳米级的效果。
吞吐量和容量
考虑您的工作量。一些振动磨设计用于同时处理多个样品，使其成为高通量实验室的理想选择。其他研磨机可能一次只能处理一个样品，但提供更专业的研磨能力。
如何选择正确的研磨设备
您的应用将引导您找到正确的工具。
- 如果您的主要重点是对大块、坚硬材料进行初步破碎： 颚式破碎机是进行粗略减小的适当第一步。
- 如果您的主要重点是从硬质样品中制备非常细或纳米级的粉末： 行星式研磨机或球磨机提供了所需的高能量冲击。
- 如果您的主要重点是为分析进行快速、常规的样品制备： 振动磨或摆动磨为各种材料提供了出色的速度和一致性。
- 如果您的主要重点是处理柔软、纤维状或对热敏感的材料： 刀式或切割式研磨机是实现适当尺寸减小的唯一有效选择。
通过了解每种工具背后的机制，您可以自信地选择能够为您的分析提供精确和可重复结果的设备。
摘要表：
| 设备 | 主要机制 | 最适合样品类型 | 典型粒度 |
|---|---|---|---|
| 颚式破碎机 | 高压压缩 | 大块、坚硬材料（岩石、矿石） | 粗粒（砾石大小） |
| 球磨机/行星式研磨机 | 冲击与摩擦 | 坚硬、易碎、结晶材料 | 细粉至纳米级 |
| 振动磨/摆动磨 | 振动与粉碎 | 用于分析的快速、常规制备 | 微米级粉末 |
| 刀式/切割式研磨机 | 剪切与切割 | 柔软、纤维状、对热敏感的材料 | 切碎的均匀颗粒 |
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