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高能振荡撞击式球磨仪MM500
迄今为止，机械合金和机械化学反应领域的众多实验室首选行星式球磨仪，通过高能输入的方式，经历数小时长期研磨，最终实现出样细度<1 μm。尽管在这些应用领域中，行星式球磨仪具有无可比拟的优势，但是研磨过程需要间歇冷却，耗时长久。相较而言，高能振荡撞击式球磨仪MM 500无需间歇冷却，节约时间。新品高能振荡撞击式球磨仪MM 500是市面上首台可替代行星式球磨仪的混合球磨仪，提供更加舒适的操作体验，研磨过程产生更少的热量。MM 500研磨细度可达纳米级，最高工作频率35 Hz，可选50 ml、80 ml、125 ml研磨罐，可连续稳定研磨长达99 h。
图1 RETSCH新品高能振荡撞击式球磨仪MM 500
安全、便利的操作系统
MM 500提供了卓越的操作便捷性和安全性。例如，在湿磨和机械化学反应应用中，螺丝紧固研磨罐最大可支持5 bar压力。螺丝紧固研磨罐的创新设计，充分利用研磨腔全部空间。传统混合球磨仪的旋盖占据研磨罐部分体积，使其难以满足湿磨中60%研磨球填充量的要求，而MM 500在研磨空间的利用程度上优于传统混合球磨仪。此外，MM 500研磨罐的盖子不占用研磨体积，更便于纤维样品的研磨。MM 500紧固装置比行星式球磨仪紧固装置的设计更具人性化。研磨罐更加容易嵌入紧固装置，置入紧固装置后依旧可以提取样品或者快速查看样品。
新品MM 500配有4.3英寸触摸屏，操作更加方便。创新开发RETSCH App可在智能手机和平板遥控设备上安装使用，可以创建应用程序，共享RETSCH实验数据库，与售后服务远程联系。
图2 创新设计的螺丝紧固研磨罐可以在数秒内夹紧固定
除了上述优势之外，MM 500结合了混合球磨仪和行星式球磨仪的优点，可用于硬性、脆性样品的粉碎、冷冻研磨以及其他新型应用。区别于传统混合球磨仪，MM 500最终研磨细度可低至100 nm以下，可用于机械合金，研磨过程无需间歇冷却。本篇文章的应用实例显示了新品MM 500出样细度低于传统混合球磨仪出样粒度，它在研磨细度和研磨时间上显著优于行星式球磨仪。
高能输入取得更小的出样细度
传统混合球磨仪最高工作频率仅为30 Hz甚至更小，而新品MM 500最高工作频率可达35 Hz，具有强大的研磨能力可以取得更细的出样细度。所以传统混合球磨仪不适用于需要高能输入的应用领域。图3显示了几分钟的高能输入对玄武岩最终研磨细度的影响。在前2分钟的研磨过程中，+5 Hz的研磨效果显著提高，35 Hz研磨细度是30Hz研磨细度的一半。此外，MM 500可以使用2个45 ml的研磨罐，处理量是小型混合球磨仪的两倍，接近行星式球磨仪的处理量。下面案例表明，MM 500完美适用于行星式球磨仪的应用领域，例如出样细度<100 nm的超精细研磨。
图3 相较传统混合球磨仪最高工作频率30 Hz而言，MM 500最高工作频率可增至35 Hz。对比同一样品玄武岩（进样尺寸2-5 mm）的研磨结果，可以看出MM 500（50 ml研磨罐+12×12 mm研磨球，80 ml和125 ml研磨罐研磨效果相同）研磨效果更好，出样细度更细。
纳米研磨，无过热现象
常规超精细研磨过程历经数小时，行星式球磨仪为了避免过热现象，需要额外时间进行间歇冷却。相较行星式球磨仪而言，新品MM 500在纳米研磨过程中无需间歇冷却，基于撞击而非摩擦的研磨机制，处理样品更高效的同时，产生更少的热量。图4显示，研磨氧化铝样品过程中，MM 500的研磨罐温度与行星式球磨仪的研磨罐温度相似，差别在于行星式球磨仪研磨1 min需要4 min的间歇冷却，否则行星式球磨仪的研磨罐温度会在研磨数分钟内达到100℃。
图4 使用0.1 mm氧化锆研磨球，湿磨氧化铝样品的颗粒细度和温度曲线。MM 500无需间歇冷却，操作时间即是净研磨时间。MM 500仅需2 h研磨时间即可取得0.14 μm的出样细度，而行星式球磨仪需要5 h操作时间（1 h净研磨时间+4 h）才能取得0.18 μm的出样细度。两款球磨仪的研磨罐温度相似。
研磨氧化铝样品至0.14 μm，MM 500比行星式球磨仪更省时（2 h取代5 h操作时间）。
下图显示了另一个超精细研磨案例：仅用1/4行星式球磨仪的处理时间，MM 500研磨二氧化钛样品能够取得更好的研磨细度（90 nm对比130 nm）。
图5 使用0.1 mm氧化锆研磨球湿磨二氧化钛样品，取得最佳研磨效果。MM 500研磨过程中无需间歇冷却，全部运行时间即净研磨时间。通过2 h的研磨，MM 500的最终出样细度为90 nm。而行星式球磨仪通过2 h的净研磨时间，最终出样细度仅为130 nm（包括间歇冷却，全部运行时间为10 h）。
纤维样品材料研磨
除了研磨硬性、脆性样品，行星式球磨仪还可以研磨纤维样品材料如稻草、头发。根据以往经验可知，使用球磨仪研磨样品时，样品量通常需要占据30%研磨罐体积，才能取得最佳研磨效果。研磨球同样需要占据30%体积（干磨）。因为纤维样品在研磨过程中体积会逐渐缩小，为了抵消样品体积减小量，建议多添加研磨样品。 MM 500采用的是螺丝紧固研磨罐，它的盖子是平整的，便于研磨罐装入足够的蓬松、纤维质、大体积样品。对于混合球磨仪来说，研磨罐盖子占据了一定的研磨腔体积，从而难以充分利用研磨空间，难以装入足够的纤维样品材料。下图的例子是使用动物毛发进行的研磨实验，取1.2 g动物毛发放入80 ml研磨罐中，使用30个10 mm研磨球研磨7 min。结果可以看出新品MM 500的研磨效果显著优于行星式球磨仪。
图6 使用MM500和行星式球磨仪研磨动物毛发，采用30×10 mm不锈钢研磨球，持续研磨7 min后的最终出样细度。
硬性、弹性样品材料的冷冻研磨
涉及到塑料、橡胶、天然橡胶等硬性、弹性样品的研磨，混合球磨仪通常是实验室不二之选。室温环境下，这些样品难以通过撞击力实现样品粉碎，仅会发生形变。通过液氮冷冻使样品脆化，便于样品后续研磨粉碎。基于上述原理，先将研磨球和样品材料装入研磨罐中，拧紧后放入液氮池中，实现样品的间接脆化。新品MM 500最高工作频率增至35 Hz，最大研磨罐体积可达125 ml，在这些方面MM 500显著优于传统混合球磨仪。
总 结
新品高能振荡撞击式球磨仪MM 500完美结合了混合球磨仪和行星式球磨仪的优点。操作简便，使用安全，短时间内能够取得出色的研磨效果。此外，MM 500 具有强大的研磨能力，超长的研磨时间，在纳米研磨与机械合金领域表现卓越。
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