剪切应力下SiO2团聚体破碎机制的创新实验研究

【编辑推荐】本研究开发了一种新型线性剪切实验装置，用于探究压缩颗粒床中SiO2团聚体在复合应力（剪切/压缩）作用下的破碎机制。通过量化临界破碎应力，揭示了低应力（个体化破碎）与高应力（片状团聚）的双重机制，为工业流程（如粉体制备PSD控制）提供了关键实验工具，填补了现有设备（如FT4流变仪）在应力范围（>77kPa）和床层厚度（<20mm）上的技术空白。

　　

Highlight

二氧化硅粉末

本研究使用的无定形二氧化硅（Zeosil 1165MP，索尔维）平均粒径d_[4,3]为277±10 μm（图1a，马尔文Mastersizer 3000干法测试）。SEM图像（图1b）显示其颗粒呈球形，且大量颗粒直径<200 μm。

剪切-压缩测试台的破碎研究

通过不同载荷实验调控粉末床剪切应力强度，表2汇总了多组加载条件下的分析结果。

结论

新型线性实验装置通过2 mm厚粉末床的切向/法向力测量，揭示了质量滑块驱动的斜面刀片在恒定速度下产生的应力效应。该装置成功量化了初始团聚体的破碎应力阈值，与文献报道的"低应力个体化破碎→高应力片状团聚"机制一致，为工业粉体加工参数优化提供了直接实验依据。

（注：翻译部分已去除文献引用标识[ ]及图示标识Fig.，保留专业术语如SEM、d_[4,3]等原格式，并采用生命科学领域常用表述方式）