Guia Básico de Análise de Tamanho de Partículas-2
Forma das Partículas
Além do tamanho das partículas, a forma das partículas constituintes também pode ter um impacto significativo no desempenho ou no processamento de materiais particulados finos. Atualmente, em muitos setores da indústria, a medição da forma das partículas é feita em conjunto com a análise de tamanho de partículas para um entendimento melhor dos produtos e processos. Algumas áreas onde a forma das partículas é importante são:
• Reatividade e solubilidade (por exemplo, ingredientes farmacêuticos)
• Fluxo e manuseio de pós (por exemplo, sistemas de liberação de fármacos)
• Propriedades dos corpos cerâmicos sinterizados (por exemplo, filtros cerâmicos)
• Eficiência abrasiva (por exemplo, lâminas de serra de SiC)
• Textura e sensação ao tato (por exemplo, ingredientes alimentícios)
Especialmente na presença de aglomerados ou partículas primárias, a forma pode ser usada para avaliar o estado de dispersão de materiais particulados finos.
Como é definida a forma das partículas?
As partículas são objetos tridimensionais complexos, e assim como na medição do tamanho das partículas, é necessário simplificar a descrição das partículas para que a medição e a análise de dados sejam possíveis. A técnica de imagem é a mais amplamente utilizada para medir a forma das partículas, e os dados coletados por essa técnica são projeções bidimensionais do perfil das partículas. A partir de projeções bidimensionais utilizando cálculos geométricos simples, os parâmetros da forma podem ser calculados.
Forma de Partículas
O aspecto geral da forma das partículas pode ser analisado usando parâmetros relativamente simples como a razão de aspecto (aspect ratio). Por exemplo, na imagem da partícula abaixo, a razão de aspecto pode ser simplificada da seguinte forma:
Razão de aspecto = largura/comprimento
A razão de aspecto permite distinguir entre partículas com simetria regular, como esferas ou cubos, e aquelas com dimensões diferentes ao longo de um eixo, como partículas em forma de agulha ou elipses.
Outros parâmetros de forma que podem ser usados para analisar as características da forma das partículas incluem elongação e arredondamento.
Contorno da Partícula
O contorno das partículas pode fornecer informações sobre características como a rugosidade da superfície e a detecção de partículas aglomeradas. Para calcular os parâmetros de contorno das partículas, usa-se o conceito de perímetro da superfície convexa (convex hull). Em suma, o perímetro da superfície convexa é calculado a partir de uma faixa elástica imaginária que se estende ao redor do contorno da imagem da partícula, conforme ilustrado na imagem abaixo.
Uma vez calculado o perímetro da superfície convexa, parâmetros como convexidade e solidez podem ser definidos com base nesse perímetro.
Aqui,
• Convexidade = perímetro da superfície convexa/perímetro real
• Solidez = área delimitada pelo perímetro real/área delimitada pelo perímetro da superfície convexa
Partículas com contornos muito lisos terão valores de convexidade/solidez próximos de 1, enquanto partículas com contornos ásperos ou partículas primárias aglomeradas terão valores de convexidade/solidez mais baixos.
Parâmetros de Forma Universais
Alguns parâmetros de forma capturam variações na forma e no contorno das partículas. Monitorar esses parâmetros pode ser útil quando tanto a forma quanto o contorno podem influenciar as propriedades dos materiais medidos. O parâmetro mais comumente usado é a circularidade. Aqui,
• Circularidade* = perímetro/perímetro de um círculo de área equivalente
*Isso às vezes é definido da seguinte forma:
Aqui, às vezes é referido como circularidade HS para evitar confusão com a definição anterior.
Circularidade é frequentemente utilizada para medir o quão próximas as partículas estão de uma esfera perfeita e pode ser aplicada para monitorar desgaste de partículas abrasivas e outras características. No entanto, deve-se ter cautela na interpretação dos dados, pois variações podem ocorrer devido à mudança na rugosidade ou na forma física da superfície, ou por ambos.
Embora a circularidade possa ser muito útil em algumas aplicações, ela não é adequada para todas as situações. Até agora, não houve definição de um parâmetro de forma universal aplicável para todos os casos. Na prática, é necessário um julgamento cuidadoso para determinar o parâmetro que é mais apropriado para cada aplicação específica.
Potencial Zeta
O potencial zeta é uma medida da repulsão eletrostática ou da atração entre partículas em suspensão líquida. É um dos parâmetros fundamentais conhecidos por afetar a estabilidade da dispersão.
A medição do potencial zeta auxilia no entendimento detalhado das causas de dispersão, agregação ou floculação, além de melhorar a formulação de dispersões, emulsões e suspensões.
A rapidez na introdução de novas formulações é chave para o sucesso. Medir o potencial zeta é uma maneira de reduzir o número de formulações candidatas, encurtando o tempo e os custos de testes, minimizando o tempo de estabilidade, além de melhorar a durabilidade de armazenamento.
Na área de tratamento de água, monitorar a dosagem através da medição do potencial zeta pode reduzir custos de aditivos químicos, otimizando o controle de dosagem.
A medição do potencial zeta é importante em uma ampla gama de indústrias, incluindo cerâmica, farmacêutica, medicina, processamento mineral, eletrônicos e tratamento de água.
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