Bubuk mikro silika adalah material bubuk fungsional non-logam anorganik. Material ini memiliki sifat fisik dan kimia yang unik seperti ketahanan panas yang tinggi, insulasi yang tinggi, koefisien muai linier yang rendah, dan konduktivitas termal yang baik. Material ini banyak digunakan dalam laminasi berlapis tembaga, senyawa cetak epoksi, material insulasi listrik, perekat, keramik, dan pelapis. Material ini juga memainkan peran penting dalam industri seperti elektronik konsumen, peralatan rumah tangga, komunikasi seluler, otomotif, kedirgantaraan, pertahanan, dan tenaga angin. Pengembangan silika sferis secara langsung mendorong kemajuan teknologi di industri-industri ini. Silika sferis juga meningkatkan kinerja dan kualitas produk. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan pesatnya perkembangan teknologi mikroelektronika, persyaratan kualitas untuk komponen mikroelektronika telah meningkat secara signifikan. Tren ini telah meningkatkan persyaratan kualitas untuk bubuk mikro silika. Akibatnya, pembuatan produk dengan kemurnian tinggi, silika bulat ultrahalus telah menjadi pusat penelitian.
Tinjauan Umum Silika Bulat
Serbuk silika sferis mengacu pada partikel sferis putih yang sebagian besar terdiri dari kuarsa amorf, dengan ukuran partikel hingga submikron atau nanometer. Serbuk silika sferis memiliki ketahanan panas yang tinggi, ketahanan terhadap kelembapan tinggi, sifat pengisian yang tinggi, tegangan rendah, dan koefisien gesek yang rendah.
Selain itu, silika bulat memiliki kemurnian yang sangat tinggi. Ukuran partikelnya kecil tetapi tidak mudah menggumpal, dan distribusi ukurannya seragam. Silika bulat juga memiliki sifat dielektrik yang sangat baik dan koefisien ekspansi termal yang sangat rendah. Karena keunggulan ini, silika bulat memiliki aplikasi yang luas dan prospek pengembangan yang menjanjikan.
Proses Persiapan Silika Bulat
Saat ini, metode preparasi silika bulat dibagi menjadi metode fisika dan kimia. Metode fisika meliputi: penggilingan bola, pengeringan semprot, sferoidisasi api, penyemprotan fusi suhu tinggi, metode plasma, pembakaran perambatan sendiri, peleburan api, kalsinasi suhu tinggi, dan metode pembakaran langsung (VMC). Metode kimia meliputi sintesis fase uap, sol-gel, presipitasi, dan teknik mikroemulsi.
Metode Fisika
Penggilingan Mekanik
Penggilingan mekanis menggunakan peralatan penghancur dan sistem penyaringan untuk menghasilkan bubuk ultrahalus. Proses ini mencakup penggilingan kering dan basah. Penggilingan basah menggunakan air sebagai media dan mesin pengaduk untuk menghasilkan bubuk dengan dispersi yang baik dan ukuran yang seragam.
Pengeringan Semprot
Pengeringan semprot mengubah umpan cair menjadi tetesan halus menggunakan alat penyemprot. Tetesan tersebut bersentuhan dengan udara panas, uap air menguap, dan partikel padat terbentuk. Produk kering kemudian dikumpulkan.
Sferoidisasi Api
Ini adalah metode yang paling umum untuk produksi industri. Pertama, pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi dihancurkan, disaring, dan dimurnikan. Bubuk kuarsa memasuki medan bersuhu tinggi yang dihasilkan oleh gas bahan bakar dan oksigen. Bubuk tersebut meleleh, mendingin, dan membentuk partikel bulat.
Dalam metode ini, oksigen murni dan alkana menghasilkan nyala api yang terkendali untuk menjaga kestabilan medan suhu. Beberapa nosel memastikan pemanasan yang merata, yang meningkatkan efisiensi sferoidisasi. Dibandingkan dengan plasma, metode ini lebih sederhana dan lebih cocok untuk produksi industri skala besar.
Penyemprotan Fusi Suhu Tinggi
Kuarsa dilelehkan pada suhu 2100–2500 °C, kemudian diatomisasi, didinginkan, dan dipadatkan menjadi silika sferoid. Produk ini memiliki permukaan halus, laju sferoidisasi 100%, dan struktur amorf.
Metode Plasma
Obor plasma menghasilkan suhu yang sangat tinggi. Serbuk kuarsa atau silika meleleh menjadi tetesan, dan tegangan permukaan membentuknya menjadi bola. Pendinginan cepat membentuk silika bulat dengan morfologi yang terkendali, kemurnian tinggi, dan tanpa penggumpalan.
Pembakaran yang Menyebar Sendiri
Metode ini melibatkan persiapan natrium silikat, sol silika, dan campuran pembakaran. Campuran tersebut mengalami pembakaran, anil, dekarbonisasi, pencucian, dan pengeringan untuk membentuk silika bulat. Keunggulannya antara lain peralatan sederhana, biaya rendah, dan tidak adanya ion pengotor. Namun, metode ini masih dalam tahap laboratorium.
Peleburan Api
Serbuk silika angular diolah terlebih dahulu melalui penghancuran, penyaringan, dan pemurnian. Menggunakan bahan bakar bersih seperti asetilena atau gas alam, serbuk tersebut dilebur dalam nyala api bersuhu tinggi dan didinginkan menjadi bola-bola. Hasilnya adalah silika bulat yang seragam dan memiliki kemurnian tinggi.
Kalsinasi Suhu Tinggi
Serbuk kuarsa dimatangkan dalam kondisi alkali, disaring, dan dikeringkan. Material kering dicampur dengan bahan pengikat, dikalsinasi pada suhu tinggi, didinginkan, dan digiling. Setelah pemisahan magnetik dan klasifikasi udara, diperoleh silika bulat dengan tingkat keputihan dan kemurnian tinggi. Metode ini masih dalam tahap eksperimental.
Pembakaran Langsung / VMC
Karena silika yang dilelehkan dengan api memiliki keterbatasan dalam hal kemurnian dan distribusi partikel, beberapa perusahaan menggunakan metode VMC. Serbuk silikon logam bereaksi langsung dengan oksigen untuk menghasilkan silika bulat dengan kemurnian lebih tinggi dan distribusi ukuran yang lebih seragam.
Metode Kimia
Metode Fase Uap
Halida silikon mengalami hidrolisis suhu tinggi, membentuk nanopartikel silika amorf. Produk ini memiliki kemurnian tinggi, ukuran partikel primer 7–40 nm, luas permukaan spesifik 50–380 m²/g, dan kandungan SiO₂ di atas 99,8%. Namun, dispersi dalam media organik sulit dilakukan.
Metode Sol-Gel
Senyawa silikon logam atau anorganik membentuk larutan, sol, dan gel, yang kemudian diproses dengan perlakuan panas untuk menghasilkan silika. Metode ini menawarkan keseragaman kimia yang sangat baik, kemurnian tinggi, dan partikel yang halus. Namun, bahan bakunya mahal, dan serbuknya dapat menyusut, mengalami sintering, atau menggumpal.
Pengendapan
Natrium silikat dan asam bereaksi dengan adanya surfaktan. Kontrol pH dan suhu yang cermat menghasilkan silika bulat yang seragam. Proses ini sederhana dan berbiaya rendah, serta cocok untuk penggunaan industri. Namun, penggumpalan dapat terjadi.
Mikroemulsi
Surfaktan menstabilkan fase-fase yang tidak bercampur menjadi emulsi yang seragam. Di dalam ruang mikro pada antarmuka fase, prekursor silika berinti dan tumbuh. Setelah perlakuan panas, partikel silika berbentuk bulat terbentuk.
Perbandingan Metode Fisika dan Kimia untuk Persiapan Silika Bulat
| Jenis Metode | Proses Utama | Keuntungan |
| Metode Fisika | Penggilingan mekanis, pengeringan semprot, sferoidisasi api, penyemprotan fusi suhu tinggi, metode plasma, pembakaran, peleburan api, kalsinasi, VMC | • Teknologi yang matang untuk beberapa metode (misalnya, sferoidisasi api) • Peralatan sederhana (misalnya, pengeringan semprot, pembakaran) • Cocok untuk produksi skala besar (api, penyemprotan fusi) • Kemurnian tinggi dan permukaan halus (penyemprotan fusi, plasma) |
| Metode Kimia | Fase uap, sol-gel, presipitasi, mikroemulsi | • Kemurnian tinggi dan ukuran partikel seragam • Skala submikron dan nanometer dapat dicapai • Kontrol morfologi yang tepat • Cocok untuk aplikasi kelas atas |
Bubuk epik
Silika bulat dengan kemurnian tinggi merupakan material kunci untuk sirkuit terpadu skala besar. Silika ini banyak digunakan di bidang kedirgantaraan, superkomputer, teknologi informasi generasi mendatang, pertahanan, dan keamanan.
Dengan peralatan penggilingan, klasifikasi, dan modifikasi permukaan yang canggih, Epic Powder menyediakan solusi khusus untuk menyiapkan silika sferis ultrahalus. Sistem mereka memungkinkan kontrol ukuran partikel yang stabil, laju sferoidisasi yang tinggi, dan dispersi yang sangat baik. Hubungi kami untuk konsultasi gratis dan solusi khusus! Tim ahli kami berdedikasi untuk menyediakan produk dan layanan berkualitas tinggi guna memaksimalkan nilai pemrosesan bubuk Anda. Epic Powder—Pakar Pemrosesan Bubuk Tepercaya Anda!
