सूक्ष्म जमिनीची कार्यक्षमता म्हणजे फक्त पुरेशी शक्ति वापरल्याशिवाय किंवा दूषित पदार्थ न आणता यांत्रिक ऊर्जा किती प्रभावीपणे कणांना 100 माइक्रॉन खाली तोडते हे असते. औषध उत्पादन आणि सिरॅमिक उत्पादन यासारख्या अचूकता सर्वात महत्त्वाची असलेल्या उद्योगांना त्यांच्या उत्पादनांची योग्य कामगिरी राखण्यासाठी आणि बजेट मर्यादेत राहण्यासाठी त्या सर्व लहान कणांमध्ये किमान 90 टक्के एकरूपता आवश्यक असते. उदाहरणार्थ, बॅटऱ्यांच्या बाबतीत - जेव्हा नॅनोकण सामग्रीमध्ये सुसंगतपणे संश्लेषित केले जात नाहीत, तेव्हा गेल्या वर्षी इंटेकओपनच्या संशोधनानुसार त्यामुळे ऊर्जा साठवण क्षमतेत सुमारे 15 ते 20 टक्के कपात होऊ शकते. जमिनीच्या प्रक्रियेतून चांगले परिणाम मिळवल्याने पदार्थांची अपेक्षित वैशिष्ट्ये राहतात, प्रक्रियेदरम्यान वेळ वाचतो आणि अखेरीस कंपन्यांना दररोज या ऑपरेशन्स चालवण्यासाठी जे खर्च येतात त्यात कपात होते.
विकर्स स्केलवर झिरकोनियाची अत्यंत कठोरता, जी सुमारे 12 ते 14 GPa इतकी असते, ती मिलिंग सामग्रीच्या वेळी समान ऊर्जा वितरणास अनुमती देते. यामुळे कमी कठोर माध्यमांमध्ये दुर्बल ठिकाणी उद्भवणाऱ्या त्रासदायक अनियमित फ्रॅक्चर्सपासून टाळण्यास मदत होते. विशेषत: सेरॅमिक पावडर उत्पादनाचा विचार केला तर, स्टील जार्सवरून झिरकोनिया मिल ग्राइंडिंग जार्सवर जाण्याने सामग्रीवर प्रभावांचे इतके समान वितरण होते की कणांच्या आकारातील फरक सुमारे 40 ते 60 टक्क्यांपर्यंत कमी होतो. यामुळे नॅनोमटेरियल्स खूपच कमी सहनशीलतेत, सुमारे प्लस किंवा माइनस 5 नॅनोमीटर आत, नेहमीप्रमाणे तयार करणे शक्य होते. ज्या उद्योगांमध्ये सामग्री भौतिक किंवा रासायनिकदृष्ट्या नेमक्या अपेक्षित प्रमाणे कार्य करणे आवश्यक असते, तेथे हे नियंत्रण अत्यंत महत्त्वाचे आहे.
ही वैशिष्ट्ये 2024 ग्राइंडिंग कार्यक्षमता अहवालातील आढळलेल्या गोष्टींशी जुळतात, ज्यामध्ये प्लॅनेटरी मिलमध्ये धक्का आणि घर्षण उष्णता निर्मितीच्या संतुलनासाठी झिरकोनियाच्या घनतेचा (6.05 ग्रॅम/सेमी³) महत्त्वपूर्ण घटक म्हणून उल्लेख केला आहे, ज्यामुळे उच्च-कार्यक्षमता बारीक ग्राइंडिंगसाठी ते विशिष्टपणे योग्य ठरते.
लांब कालावधीच्या ऑपरेशन्स नंतरही झिरकोनिया मिल ग्राइंडिंग जार आकारात स्थिर राहतात, ज्यामुळे तीव्र उच्च-ऊर्जा परिस्थितीत त्यांची घिसण्यापासून बचावाची क्षमता खूप चांगली असते. या सामग्रीची घनता सुमारे 6 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर इतकी असते, जी सामान्य अॅल्युमिना माध्यमाच्या तुलनेत जवळपास दुप्पट असते. झिरकोनिया इतके घन असल्याने, STR इंडस्ट्रीजच्या संशोधनानुसार, जारातील कणांच्या धक्क्यामध्ये ते गतिज ऊर्जा चांगल्या प्रकारे हलवतात. हा अधिक तीव्र धक्का स्वत: जारला नुकसान न करता पदार्थांना लवकर बारीक करण्यास मदत करतो. बहुतेक औद्योगिक ऑपरेशन्समध्ये असे आढळून येते की हे जार हजारो तास निरखून चालतात आणि बदलण्याची गरज पडत नाही, ज्यामुळे अनेक उत्पादन प्रक्रियांसाठी ते खर्चात वाचतील असे उपाय ठरतात.
जैविक गुणधर्मांमुळे झिर्कोनियम डायऑक्साइड संवेदनशील प्रक्रियांमध्ये, जसे की औषधी द्रव्यांचे वाटणे, आयनिक लिचिंग टाळते. प्रतिक्रियाशील धातू मिश्र धातूंच्या तुलनेत, झिर्कोनिया मिल ग्राइंडिंग जार्स कॅटलिस्टच्या कार्यक्षमतेला किंवा रंगद्रव्यांच्या शुद्धतेला बाधा आणणारे अशुद्धीचे प्रमाण कमी करण्यास टाळतात, ज्यामुळे बॅच-टू-बॅच सातत्य ISO 9001 मानदंडांना पूर्णपणे पूर्ण करते.
लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड प्रक्रियेदरम्यान स्टील मीडियाचा वापर करताना फक्त 82% इतके सब माइक्रॉन कण मिळवले जातात, त्याच वेळी झिरकोनियाच्या बाबतीत हा आकडा सुमारे 98% इतका आहे. अल्युमिनामध्ये मूलभूत उद्देशांसाठी पुरेशी कठोरता असली तरी, झिरकोनियाला विशिष्ट बनवणारी गोष्ट म्हणजे त्याची फ्रॅक्चर टफनेस जी सुमारे 9 MPa रूट m इतकी असून त्याच्या घनत्वासह जुळलेली आहे. बॅटरी सामग्री तयार करण्यासारख्या अत्यंत जटिल अर्जांसाठी या गुणधर्मांमुळे झिरकोनिया विशेषतः योग्य ठरते, जेथे अत्यंत सूक्ष्म कण वितरण महत्त्वाचे असते आणि दूषितपणापासून मुक्त पृष्ठभाग असणे देखील अत्यावश्यक ठरते.
मिलिंग प्रक्रियेदरम्यान कणांच्या हालचाली आणि ऊर्जा स्थानांतरणावर जारच्या आकाराचा मोठा परिणाम होतो. 2023 मधील अॅडव्हान्स्ड पावडर टेक्नॉलॉजी च्या संशोधनात दाखवले गेले आहे की सपाट भिंती असलेल्या जारच्या तुलनेत वक्र आतील पृष्ठभाग असलेल्या जारमध्ये स्पर्शरेषीय वेगातील फरक सुमारे 18 ते 22 टक्क्यांनी कमी होतो. यामुळे घासणार्या माध्यम आणि प्रक्रिया केल्या जाणार्या सामग्रीमध्ये अधिक समान धक्के निर्माण होतात. वक्रता ग्रहीय फिरण्यामुळे निर्माण होणाऱ्या बलांसोबत चांगली कार्य करते, ज्याला 'कॅस्केडिंग फ्लो पॅटर्न' म्हणून ओळखले जाते. हे पॅटर्न जारच्या भिंतींवर ऊर्जा नुकसान कमी करण्यास मदत करतात, ज्यामुळे संपूर्ण प्रणाली अधिक कार्यक्षम होते.
झिर्कोनियाचा कमी घर्षण सहगुणक (0.1 ते 0.3 पर्यंत, इस्पाताच्या खूप जास्त 0.6 ते 0.8 च्या तुलनेत) प्रक्रियेदरम्यान नियंत्रित भिरकण तयार करण्यास मदत करतो, ज्यामुळे सामग्री फक्त बसून काहीही न करता असलेल्या त्रासदायक स्थिर क्षेत्रांचा नाश होतो. संगणकीय द्रव गतिशास्त्राच्या अभ्यासानुसार, षट्कोनी आकाराच्या भांड्यांमध्ये त्यांच्या विसावणीच्या गाळणीच्या आकारमानाचा सुमारे 94% सक्रियपणे वापर होतो. आज सर्वसाधारणपणे वापरल्या जाणाऱ्या सिलिंडर भांड्यांच्या तुलनेत हे खरोखर 31 टक्के जास्त आहे. झिर्कोनियाच्या या उत्कृष्ट सतही गुणधर्मांना बुद्धिमत्तेने केलेल्या भौमितिक डिझाइन निवडीसोबत जोडल्यास, संपूर्ण प्रक्रियेदरम्यान माध्यमांवर सर्व सामग्री योग्य प्रकारे मिसळली जाते आणि दळली जाते, ज्यामुळे काहीही मागे राहत नाही.
आधुनिक झिर्कोनिया भांड्यांमध्ये तणाव वितरण सुधारण्यासाठी तीन डिझाइन नाविन्ये आहेत:
| डिझाइन वैशिष्ट्य | दक्षता वाढवणे | दूषण कमी करणे |
|---|---|---|
| कोनातल्या आतील भिंती (55–65°) | 28% जलद आकार कमी होणे | 40% कमी घर्षण उत्पादन |
| अचूक अंतरावरील माध्यम मार्गदर्शक | ±2.1% कण समानता | – |
| 1.5:1 उंची-ते-व्यास गुणोत्तर | 25% ऊर्जा बचत | 34% कमी उष्णता निर्मिती |
2023 च्या एका अभ्यासात खात्री झाली आहे की हे सुधारणे पारंपारिक रचनांपेक्षा 30% कमी वेळात 0.5–3 μm दरम्यान कणांचा आकार सक्षम करतात, तर इस्त्री किंवा अॅल्युमिना माध्यमांच्या तुलनेत झिरकोनियाचा <0.01% दूषणाचा फायदा कायम ठेवतात.
झिरकोनिया जारमध्ये कार्यक्षम पावडर प्रक्रिया मिळवणे हे तीन मुख्य घटकांवर अवलंबून असते: आपण किती वेगाने मिलिंग करतो (RPM मध्ये मोजले जाते), प्रक्रिया किती काळ चालते आणि आपण खराबीच्या माध्यमाचे प्रमाण किती वापरतो. येथे एक आश्चर्यकारक गोष्ट संशोधनातून समोर आली आहे - जेव्हा लोक 300 RPM च्या पलीकडे जातात, तेव्हा कणांचा आकार सुमारे 40% ने अधिक वेगाने कमी होतो, पण एक अडथळा असा आहे की काही सामग्री अचानक अतिशय गरम होऊन नासू लागतात. उलट बाजूने, जर कोणी पुरेशी खराबीचे माध्यम लोड केले नाही, म्हणजे पावडरच्या 10 ते 1 च्या प्रमाणापेक्षा कमी गोळे वापरले, तर धक्के कमी वेळा होतात ज्यामुळे प्रक्रिया पूर्ण होण्यासाठी अतिरिक्त वेळ लागतो, कधी कधी प्रक्रियेवर दीड ते दोन तास अतिरिक्त वेळ जोडला जातो. झिरकोनिया जार इतके विशेष का आहेत तर त्यांची अविश्वसनीय घनता सुमारे 6.05 ग्रॅम प्रति घन सेंटीमीटर आहे. जेव्हा ऑपरेटर 250 ते 280 RPM च्या या आदर्श श्रेणीत सुमारे 90 मिनिटे सतत काम करतात, तेव्हा बहुतेक नमुन्यांमध्ये जवळजवळ सर्व कण 10 मायक्रोमीटरपेक्षा कमी आकाराचे असतात, जे गुणवत्ता नियंत्रणासाठी उद्योग मानकांना पूर्ण करते.
झिरकोनियाची फ्रॅक्चर टफनेस (9–10 MPa·m¹/²) स्टील किंवा अॅल्युमिनापेक्षा प्रति धक्क्यामागे 15–20% अधिक गतिज ऊर्जा हस्तांतरित करण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे खतन कार्यक्षमता सुधारते. प्रमुख अनुप्रयोगांसाठी खालील पॅरामीटर्स वैध ठरवले आहेत:
| साहित्य | इष्टतम बॉल व्यास | RPM श्रेणी | मीडिया लोड गुणोत्तर |
|---|---|---|---|
| फार्मास्युटिकल्स | 3–5 mm | 200–250 | 12:1 |
| बॅटरी साहित्य | 2–3 mm | 280–320 | 15:1 |
अभ्यासात दाखवले आहे की 2–3mm झिरकोनिया बॉल्स ऑप्टिमाइझ्ड व्हॉर्टेक्स डायनॅमिक्सद्वारे डेड झोन्स दूर करून पारंपारिक पद्धतींपेक्षा 35% वेगाने 0.5–1μm लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड पावडर तयार करतात.
आजचे आयओटी सेन्सर प्रति सेकंद पन्नास वेळा इतक्या दराने तापमानाचे प्रमाण, कणांचे प्रसार आणि कंपने ट्रॅक करतात. गोष्टी उत्तम कार्यक्षमतेने चालू राहाव्यात यासाठी ते स्वयंचलितपणे मोटरच्या गतीत अंदाजे प्लस किंवा माइनस पाच टक्के इतका समायोजन करतात. गेल्या वर्षी पार्टिकल टेक जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या अहवालानुसार, जुन्या हस्तकृत पद्धतींच्या तुलनेत बॅचमधील फरक सातत्याने बहुतेक बाव्याऐंशी टक्क्यांनी कमी करण्यात येतो. बंद-लूप नियंत्रण प्रणाली एक महत्त्वाचे कार्य देखील करते. जर काहीतरी चुकले आणि आतील दाब 2.5 बार पेक्षा जास्त झाला, तर ती स्वयंचलितपणे सर्व काही बंद करते. एफडीए नियमांच्या कडक अटींखाली काम करणाऱ्या सुविधांसाठी ही वैशिष्ट्य विशेषतः महत्त्वाचे ठरते, जिथे लहानशी दूषणाची समस्या गंभीर परिणाम घडवून आणू शकते.
झिर्कोनिया मिल ग्राइंडिंग जार औषधीय शुद्धतेच्या दृष्टिकोनातून सुवर्णमानक आहेत, कारण त्यांच्या पृष्ठभागामुळे रासायनिक प्रतिक्रिया होत नाही. याचा अर्थ असा की मिश्रणात धातूंचे रिसण नाही होत आणि औषधांची प्रभावीपणा अबाधित राहते. गेल्या वर्षीच्या अलीकडील अभ्यासात एक अतिशय आश्चर्यकारक बाब समोर आली - झिर्कोनियाचा वापर सामान्य स्टेनलेस स्टील उपकरणांच्या तुलनेत दूषणाचा धोका सुमारे 98% ने कमी करतो. यामुळे ऍंटिबायोटिक्स आणि लसी तयार करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या जीवाणूमुक्त वातावरणात मोठा फरक पडतो. आणि झिर्कोनिया उष्णतेचा चांगला सामना करू शकतो, म्हणून उत्पादक नॅनो श्रेणीतील कण नेहमीच प्लस किंवा माइनस 5 नॅनोमीटर इतक्या अचूकतेने तयार करू शकतात. शरीरात औषधांचे अवशोषण कसे होते यावर अशी अत्यंत अचूक मापे महत्त्वाची भूमिका बजावतात, म्हणून झिर्कोनियाचे हे गुणधर्म औषध विकास प्रक्रियेसाठी खरोखरच फार महत्त्वाचे आहेत.
मोहस च्या प्रमाणात जवळपास 8.5 वरील झिरकोनियाची आश्चर्यजनक कठोरता आणि प्रति घन सेंटीमीटर अंदाजे 6 ग्रॅमचे घनतेमुळे क्वांटम डॉट्स आणि ग्राफीन कॉम्पोझिट्स तयार करण्यासाठी आवश्यक असलेली गतिज ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी हे खरोखरच प्रभावी आहे. संशोधकांना अंदाजे 90% यशासह 50 नॅनोमीटरपेक्षा लहान कण मिळत आहेत, कारण उच्च ऊर्जा धान्य दळण्याच्या यंत्रांमधील धक्के यांच्या संदर्भात झिरकोनिया ऍल्युमिनापेक्षा अंदाजे 40% चांगले काम करते. ऑप्टिकल सेन्सर आणि उत्प्रेरक पायाभूत सुविधांसारख्या गोष्टींसाठी अशी अचूकता मिळवणे खूप महत्त्वाचे आहे, कारण कणांच्या आकारातील लहान फरकही विद्युत चुंबकीय क्षेत्रांच्या या सामग्रीशी होणाऱ्या अंतर्क्रियेला पूर्णपणे बदलू शकतो.
उद्योगातील एका अलीकडील चाचणीत असे दिसून आले की, झिरकोनिया मिल ग्राइंडिंग जारचा वापर केल्याने प्रक्रियेदरम्यान स्वच्छता राखल्यामुळे NMC-811 कॅथोड सामग्रीची सायकल स्थिरता सुमारे 30% ने वाढली. जेव्हा कंपन्यांना 200 पेक्षा जास्त उत्पादन बॅचमध्ये 1 ते 3 मायक्रॉन दरम्यान कण नियमितपणे राखण्यात यश आले, तेव्हा त्यांची ऊर्जा घनता पारंपारिक पद्धतींपेक्षा सुमारे 15% ने चांगली झाली. या जारांना खरोखर विशिष्ट बनवणारी गोष्ट म्हणजे त्यांची घिसटण्याप्रती असलेली प्रतिकारशक्ती. याचा अर्थ असा की ग्राइंडिंग माध्यम बदलण्याची आवश्यकता खूप कमी वेळा भासते—सुमारे तीन चतुर्थांश कमी वारंवारतेने—ज्यामुळे खर्च लक्षणीयरीत्या कमी होतो. विद्युत वाहन निर्माते चांगल्या कामगिरीच्या बॅटऱ्यांसाठी जितके जास्त तगडे होत आहेत, तितकी ही कार्यक्षमता बाजाराच्या मागणी पूर्ण करण्यासाठी खूप महत्त्वाची ठरत आहे, ज्यामुळे खर्चाचे बोजड बनत नाही.
झिरकोनिया मिल ग्राइंडिंग जार उत्कृष्ट घर्षण प्रतिरोध प्रदान करतात, दूषण कमी करतात आणि उच्च उष्णता स्थिरता असते, ज्यामुळे अचूक ग्राइंडिंग अर्जेसाठी ते आदर्श बनतात.
झिरकोनियाची घनता आणि फ्रॅक्चर टफनेस अधिक असल्याने त्याला प्राधान्य दिले जाते, ज्यामुळे ऊर्जा हस्तांतरण चांगले होते आणि ऍल्युमिना आणि स्टीलच्या तुलनेत कणांचे वितरण अधिक बारीक होते.
या जारांच्या मदतीने क्रॉस-दूषण न करता निर्जंतुक ग्राइंडिंग साध्य केले जाते, ज्यामुळे औषधांची शुद्धता राखली जाते आणि औषधांची प्रभावीता वाढते.
इष्टतम प्रक्रिया पॅरामीटर्समध्ये 250-280 आरपीएम दरम्यान मिलिंग गती, 90 मिनिटांचा प्रक्रिया कालावधी आणि प्रभावी बारीक पावडर प्रक्रियेसाठी 10:1 मीडिया लोड गुणोत्तर यांचा समावेश आहे.
EN
