FRITSCH 的 NASA 漫步指南

今天就是中秋佳节

小v相信大家已经收到了公众号无数的祝福轰炸

有着纯正德国血统的FRITSCH品牌

想跟你说些团圆、思念以外的事

说到中国人+月亮的组合，大家一定会想起嫦娥应悔偷灵药，碧海青天夜夜心；那要说起外国人+月亮，最容易想起的还是“他的一小步，人类的一大步”的NASA阿波罗登月计划。

2018年Fritsch正式开启了与NASA的合作之旅，NASA实验室采用Pulverisette7加强型设备，在储能项目、热电设备应用等一些对实验条件要求苛刻的研究项目中，大幅优化纳米陶瓷颗粒材料的开发能力。

我们在美国宇航局马歇尔太空飞行中心（阿拉巴马州亨茨维尔）的实验室为NASA的太空探索任务和国际空间站开发新的材料和工艺，其中涉及能量存储，发电和其他高级应用领域中非常苛刻的应用开发和对材料特性的优化。

△图1. 德国飞驰Pulversette7加强型行星式球磨机

NASA使用Fritsch的Pulversette系列微纳米级球磨机开发颗粒更小更均匀的材料，在NASA的实验过程中，Fritsch高能球磨及能够将粉碎结果快速的降低至纳米粒度范围（图1）。

应用领域及背景

Applications & Background

开发新材料和工艺的挑战需要具有先进功能的实验室设备。

制备均匀纳米颗粒的能力对于我们开发：

用于储能的先进超级电容器、

具有高品质因数的热电装置、

用于NASA核热推进系统的材料制备

但是，从供应商处购买的陶瓷粉末通常具有相当广泛的粒径，其粉末性能不足以进行高性能材料研究，必须采用研磨设备对粉末性能进行优化后才能用于各研发领域使用。

为此，NASA调查和测试了各种研磨工艺及其样品制备效果，包括：

三维振动球磨机

水平圆周球磨机

垂直振动球磨机

虽然这些技术都有助于降低D50粒径值并在一定程度上改善粒度分布，但所得到的粉末仍然质量不足以满足我们苛刻的研究需要。

最终，还是具有超高能量输入的高能行星式球磨机脱颖而出。

NASA的配置选择

NASA''s Choice

机    型：Pulversette 7 premium line

研磨碗：氧化锆内衬，外嵌不锈钢套的80ml研磨碗

研磨球：直径0.5-2.0 mm的硬化ZrO2介质。

研磨介质的选择取决于要铣削的材料，Fritsch有多种其他材料和容量可供选择。

转    速：高达1,100 rpm的转速(相当于95倍重力加速度)

极高的转速使得Pulversette7加强型球磨机比传统行星式磨机的能量输入高出150％。这种非凡的研磨能量可以更快速，更有效的将颗粒粒径减小，从而在更短的时间内提供更精细的磨削效果。

我们将研磨时间减少了一个数量级，并且得到了更小粒度和粒度分布更优的粉末，研磨后样品在多个方面都具有更高的质量。

超级电容的研究

Utracapacitor Research

NASA的超级电容器开发重点是优化钙钛矿陶瓷粉末的介电性能，以实现超高介电常数，低介电损耗和高介电击穿。所得材料可用作固态能量存储装置以代替电化学电池，并且它们可用作推进系统的超高压触发器。

NASA一直在开发不同的工艺来增加这些材料的晶界特性以储存更多电荷并显着提高器件的烧结密度。

△图2. 原样和研磨后的钛酸钡纳米粉末的粒度分布曲线。

使用Pulversette7加强型球磨机能够将陶瓷颗粒微粉化至纳米粒径，充分优化D10至D90粒度分布值以及整体颗粒分布曲线(图2)，从而使得超级电容器件具有良好的烧结密度和更均匀的粒径（图3）。

△图3. 烧结超级电容器装置的SEM照片，图中可以看到由均匀更细粒径的颗粒大幅优化了装置的烧结密度。

热电装置研究 

Thermoelectric Research

NASA还开发了可用于远程任务栖息地发电系统的热电材料。该研究中需要优化各种掺杂陶瓷纳米粉末的烧结特性以增加导电性并降低导热性。

Pulversette7加强型球磨机增强了NASA实验室制备<50纳米超细粉末的能力，放大了晶界表面积对各项参数的影响，并优化了各种材料和掺杂剂改性剂对这些极小粒径的影响。图4显示烧结掺杂ZnO热电器件的微结构。

△图4.烧结掺杂ZnO热电器件的扫描电子显微照片。

当然，中秋佳节最重要的还是和家人团聚

FRITSCH全体员工在此祝您

海上生明月，天涯共此时