Tabela de conversão de tamanho de partícula

O tamanho da partícula é um dos parâmetros mais fundamentais na engenharia de processos, na química e na ciência dos materiais. Seja em pó cerâmico, substâncias farmacêuticas, catalisadores ou materiais de bateria, a interpretação e a conversão adequadas dos dados de tamanho de partículas são cruciais. A relação entre as diferentes unidades - mícron, mesh e milímetro - costuma ser intrigante, mas dominá-la torna os resultados laboratoriais e os padrões industriais harmoniosos.

1. Conceitos básicos de tamanho de partícula

Tamanho da partícula e suas unidades de medida

O tamanho da partícula é a característica quantitativa do comprimento ou diâmetro de partículas discretas. Como as partículas reais possuem poucas formas ideais, seu "tamanho" é geralmente um diâmetro esférico equivalente, ou seja, o diâmetro de uma esfera com o mesmo volume ou comportamento.

As unidades mais comuns são:

- Mícron (µm): Um milionésimo de um metro (10-⁶ m), para pós finos.

- Milímetro (mm): Um milésimo de metro (10-³ m), para material mais grosso.

- Malha: Uma designação baseada no número de aberturas por polegada de uma peneira (por exemplo, 100 mesh = 100 aberturas por polegada).

Cada sistema tem um motivo diferente - mícrons e milímetros são medidas diretas, e a malha é um padrão de classificação baseado em peneiramento.

Como fazer a conversão entre mícrons, malha e milímetros

A conexão entre essas unidades depende do padrão de malha e da espessura do fio da peneira, mas geralmente é utilizada uma relação aproximada:

Abertura (µm) ≈ 14900/Número de malha

Por exemplo, uma peneira de 100 mesh terá aberturas de cerca de 150 µm, enquanto uma peneira de 325 mesh terá cerca de 44 µm. Portanto, as tabelas de conversão são fundamentais para promover a precisão.

2. Guias e ferramentas práticas de conversão de tamanho

Tabela de conversão de tamanho de partícula

As tabelas de conversão são ferramentas úteis para a comparação de sistemas de medição. Por exemplo:

Essas tabelas encontram ampla aplicação nos setores de metalurgia do pó, cerâmica e pigmentos.

Como ler e usar as tabelas de conversão de tamanho de partícula

Para usar as tabelas de forma eficaz:

1. Identifique o tamanho da malha alvo na especificação.

2. encontre o tamanho de abertura correspondente em mícrons.

3. use-a para comparar com dados de tamanho de partícula medidos ou relatados.

Isso facilita a comunicação consistente entre laboratórios que usam métodos de medição diferentes.

Erros comuns e como evitá-los

Os erros comuns são:

- Assumir uma linearidade entre as escalas de malha e de mícrons.

- Esquecer as diferenças entre os padrões de espessura do fio da peneira.

- Confundir "tamanho de malha" com tamanho médio de partícula, quando isso significa a maior partícula que pode passar.

Para evitar erros, sempre especifique o padrão (ASTM, ISO, Tyler) e o método de medição.

3. Aplicações industriais e científicas da conversão de tamanho de partículas

Conversão de tamanho de partícula em metalurgia do pó e cerâmica

Na produção de metais e cerâmicas, o tamanho das partículas influencia a densidade de empacotamento, as propriedades de sinterização e a resistência mecânica. Por exemplo, o pó de tungstênio de 325 mesh (~44 µm) produz um produto sinterizado mais denso e suave do que o material de 100 mesh (~150 µm).

Como o tamanho da partícula afeta a catálise

Os catalisadores dependem da área de superfície para a atividade. As partículas menores (menos de 10 µm) têm uma relação superfície/volume mais alta, o que melhora o desempenho catalítico. A conversão adequada deve ser usada para garantir a consistência entre a caracterização em escala de laboratório (mícrons) e a classificação da matéria-prima industrial (mesh).

Interpretação do tamanho da partícula na formulação farmacêutica

Na produção de produtos farmacêuticos, a taxa de dissolução depende diretamente do tamanho da partícula. A redução do tamanho do ingrediente ativo de 250 µm para 50 µm (cerca de 60 a 270 mesh) pode aumentar a taxa de dissolução várias vezes, com biodisponibilidade e efeito terapêutico aprimorados.

Controle de tamanho de partícula em materiais de bateria e semicondutores

Materiais de eletrodos, como óxido de lítio-cobalto ou nanopartículas de silício, exigem faixas de tamanho rigorosamente controladas. Uma diferença de até 10 µm alterará o comportamento do transporte de íons ou a uniformidade do filme. A conversão e a classificação precisas produzem um desempenho eletroquímico estável.

De nanopartículas a pós em massa

Ao passar de nanomateriais (<100 nm) para pós em massa (>100 µm), os sistemas tradicionais baseados em malha não são aplicáveis. Os pesquisadores devem empregar técnicas ópticas ou de dispersão e relatar os resultados em nanômetros ou mícrons para compreensão.

4. Técnicas analíticas de tamanho de partícula

Uso de dados de difração a laser para converter o tamanho da partícula

A difração a laser é o método mais comum para medir a distribuição do tamanho das partículas em mícrons. Ele consiste em medir os ângulos de dispersão da luz para estimar diâmetros esféricos equivalentes, que podem ser aproximados a tamanhos "equivalentes à malha" para alinhamento do processo.

Comparação dos resultados da análise de peneira e da dispersão dinâmica de luz

A análise de peneira mede a passagem física de partículas através de telas de malha, enquanto a dispersão dinâmica de luz (DLS) mede o tamanho hidrodinâmico em suspensões. Os resultados diferem devido à inclusão de camadas ligadas à superfície e suposições de geometria esférica no DLS. A validação cruzada usando os dois melhora a precisão.

Unindo técnicas de medição ópticas e baseadas em malha

Novos produtos geralmente exigem caracterização óptica e por peneira. As frações grossas podem ser separadas por malha, e as frações finas são quantificadas por difração a laser ou análise de imagem. A combinação de dados fornece um PSD completo em todos os tamanhos.

Conversão entre tamanhos de partículas ponderados por volume, número e superfície

Diferentes métodos de análise registram diferentes médias:

-Ponderada por número: Sensível a partículas finas.

-Ponderada por volume (D[4,3]): Contribuição geral da massa.

-Ponderada pela superfície (D[3,2]): Dominância da área de superfície.

As conversões entre eles exigem o entendimento do PSD completo, enfatizando novamente a necessidade de medições precisas em vez de simples conversões aritméticas.

Conclusão

A conversão do tamanho das partículas abrange a divisão entre os testes de laboratório e a necessidade industrial. Entender como converter mícrons, mesh e milímetros garante que os materiais funcionem conforme projetado em diversos processos e setores. A conversão do tamanho das partículas representa mais do que números; ela reflete a correlação entre a ciência dos materiais, a tecnologia de medição e a aplicação da engenharia. Ao manipular catalisadores de tamanho nanométrico para grânulos de diâmetro milimétrico, a competência nessas conversões é necessária para o desenvolvimento de materiais consistentes, reproduzíveis e econômicos.