극저온 밀링은 일반적으로 액체 질소를 사용하여 극저온에서 재료를 연삭하여 재료의 크기를 줄이는 데 사용되는 특수 기술입니다.
이 공정은 저온에서 부서지기 쉬운 재료에 특히 효과적이며 열 발생, 응력 발생, 화학 반응 등 기존 연삭과 관련된 문제 없이 쉽게 밀링할 수 있습니다.
극저온 밀링은 재료의 무결성을 유지하는 것이 중요한 제약, 재료 과학, 생명 공학 등 다양한 산업에서 널리 사용됩니다.
극저온 밀링의 공정은 무엇인가요? 7가지 핵심 사항 설명
1. 극저온 밀링의 정의 및 구분
극저온 밀링: 이 공정은 밀링 볼과 극저온 액체(일반적으로 액체 질소)로 형성된 슬러리에서 분말을 밀링하는 공정입니다.
분말 충전물은 극저온 액체와 밀접하게 접촉하므로 밀링 용기가 외부에서 냉각되는 공정과 차별화됩니다.
차별화: 극저온 밀링은 밀링 용기를 외부에서 냉각하는 다른 방법과 구별하는 것이 중요합니다.
"크라이오 밀링"이라는 용어는 두 방법을 혼용하여 사용되지만, 분말과 극저온 액체가 직접 접촉한다는 점에서 차이가 있습니다.
2. 극저온 밀링의 메커니즘
냉각 및 취성 파쇄: 주요 메커니즘은 재료를 취성화되는 온도까지 냉각하는 것입니다.
이 온도는 종종 재료의 유리 전이 온도(Tg) 이하입니다.
취성은 높은 에너지를 투입하지 않고도 효율적으로 크기를 줄일 수 있게 해줍니다.
탄성 특성 감소: 극저온에서는 소재의 탄성 특성이 감소하여 밀링이 더 쉬워집니다.
이는 실온에서 탄성이 있는 재료가 덩어리를 형성하고 스크린을 막는 경향이 있기 때문에 특히 유용합니다.
3. 극저온 밀링의 장점
에너지 효율: 저온에서 재료의 취성은 밀링에 필요한 비에너지를 감소시켜 공정의 효율성을 높입니다.
열 손상 방지: 극저온 밀링은 재료를 냉각시킴으로써 기존 연삭에서 흔히 발생하는 열 손상과 바람직하지 않은 화학 반응을 방지합니다.
입자 응집 감소: 저온은 또한 입자 응집을 줄여 입자 크기 분포를 더욱 균일하게 합니다.
4. 극저온 밀링의 응용 분야
제약: 극저온 밀링은 비정질 상태의 약물을 준비하는 데 사용되며, 이는 상온에서 분쇄하는 것보다 더 효율적일 수 있습니다.
그러나 극저온 분쇄 의약품은 물리적 안정성이 저하될 수 있다는 점에 유의해야 합니다.
재료 과학: 이 공정은 피록시캄, 인도메타신과 같이 유리 형성 능력이 높은 물질에 적용되어 그 성질과 거동을 연구합니다.
생명공학: 극저온 밀링은 DNA 추출, 식물 연구 및 시료의 무결성 유지가 중요한 기타 생물학적 응용 분야에 사용됩니다.
5. 극저온 밀링의 유형
극저온 연삭: 제품의 취약성을 높이기 위해 재료와 밀 챔버를 -30°C 이하로 냉각하는 방식입니다.
낮은 온도는 제품의 탄성 특성을 감소시켜 밀링이 더 쉬워집니다.
냉동 밀링: 이 유형의 극저온 분쇄는 솔레노이드를 사용하여 바이알에서 분쇄 매체를 앞뒤로 움직여 시료를 분석 적합성에 맞게 분쇄합니다.
온도에 민감한 시료를 분쇄할 때 특히 유용합니다.
6. 극저온 밀링의 공정 단계
냉각: 먼저 액체 질소 또는 다른 극저온 유체를 사용하여 재료를 냉각합니다.
이 단계는 소재를 취성화하기 때문에 매우 중요합니다.
밀링: 그런 다음 냉각된 소재를 기계적으로 밀링합니다.
사용되는 밀의 유형은 고속 로터 밀, 임팩트 볼 밀, 유성 볼 밀 등 다양할 수 있습니다.
통합: 분말 야금에서는 밀링 후 통합 단계가 필요합니다.
이 단계는 재료의 최종 미세 구조와 특성을 결정하기 때문에 매우 중요합니다.
7. 도전 과제 및 고려 사항
물리적 안정성: 극저온 밀링은 크기 감소의 효율성을 높일 수 있지만, 약물과 같은 특정 재료의 물리적 안정성을 떨어뜨릴 수도 있습니다.
장비 요구 사항: 이 공정에는 극저온을 처리하고 밀링하는 동안 재료의 무결성을 유지할 수 있는 특수 장비가 필요합니다.
에너지 소비량: 극저온 밀링은 기존 연삭보다 효율적이지만 냉각 및 밀링에 여전히 상당한 에너지가 필요합니다.
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