编号：CYYJ00352

篇名：论粉体技术的构成要素

作者： 丁 明

关键词： 粉体技术;构成要素;技术哲学

机构： 合肥学院,安徽合肥　230022

摘要： 从技术哲学的角度讨论了粉体技术的概念和特点,对粉体技术的基本构成要素从实体要素、智能要素和工艺要素三个方面进行了阐述和归纳,凸显了粉体技术的多样性、复杂性和广泛性。

原文： 1　粉体技术的基本概念 1.1　粉体及其特性 颗粒是几何尺寸相对于所研究的约束空间尺度来说较小的单个块状固体,而粉体是颗粒的集合体,此集合体可产生个体颗粒所不具有的特殊性,呈现出粉体技术的功能、应用和加工特征。粉体集合体可以由物质组成上相同的和(或)物质结构上相同的同类颗粒集合而成;也可以由物质组成上不同的和(或)物质结构上不同的多种性质颗粒集合而成,粉体这种组成上的多样性和复杂性必然导致相关粉体技术的多样性、复杂性和广泛性。 颗粒及粉体按其几何尺寸大小可划分为三大类,即微粒(微粉):直径大于1.0μｍ;超微粒(超微粉):直径在0.1～1.0μｍ之间;纳米颗粒(纳米粉体):直径小于0.1μｍ。对于粉体而言,颗粒的粒度分布、比表面积等参数是颗粒集合体体现出与个体颗粒性能不同而表现其工程技术特征的基本指标。粉体这种由较小几何尺寸颗粒集合而得的特殊材料,由于颗粒的微小几何尺度,导致粉体材料具有以下特性:(1)粉体的空间排列、组成的自由度大,且可以把空隙作为一个重要参数(如多孔、微孔和介孔材料、多孔薄膜材料等);(2)因颗粒的尺度效应而产生一些新的现象,如团聚性、流变性、分散性等,纳米颗粒及粉体还可表现出许多介观特性[1];(3)由于物质相的不完整性,缺陷的影响非常明显,多种缺陷的产生使粉体材料的功能特性表现突出;(4)由于颗粒的相互多种作用,粉体在团聚、摩擦、流变、分散、成型等方面表现出复杂性质;(5)颗粒的表面特性突出,呈现高表面活性,纳米颗粒可显现明显的表面效应。 1.2　技术和粉体技术 从技术哲学的观点看,与粉体技术相关联的技术概念应为狭义的技术,而非广义的技术。狭义技术“泛指根据生产实践和自然科学原理而发展的各种工艺操作方法和技能;还包括相应的生产工具和其它物质设备,以及它们生产的工艺过程、程序和方法”。[2] 粉体技术依据以上的狭义技术概念,可以综合表述为:粉体技术是根据粉体生产、加工、应用、处理等实践经验和相关的自然科学原理而发展起来的各种工艺和技能,还包括相应的生产工具和设备,以及生产的操作方法、程序和工艺过程。 　　粉体技术由于粉体的多样性、复杂性和广泛性,导致涉及到生产、加工、应用、处理等方面的粉体技术是多样的、复杂的和广泛的,要全面、系统地界定粉体技术的涵盖领域是十分困难的。当前粉体技术飞速发展,人为地界定其涵盖领域也是没有必要的,甚至局限了粉体技术本身快速发展。 粉体技术的多样性和宽泛性还表现在粉体技术既有资金密集型的技术,又有知识密集型的技术,甚至还有劳动密集型的技术等多种形式。某些粉体的制备加工技术涉及的产品产量大、生产规模大、项目投入大,属于资金密集型技术,如大吨位粉体粉碎加工技术;另外,这类粉体技术在相当程度上也可看作是装备型技术,相关生产设备的获得是整项技术的核心。而对于纳米粉体的相关技术,需要体现出粉体的一些突出功能性质,其制备及应用技术往往是知识密集型的技术。对于一些非金属矿物的粉碎加工等技术,其生产过程劳动强度大,工作环境条件差,呈现出劳动密集型技术的特点。 2　粉体技术的组成要素 对于粉体技术本质的解释,必定要深入和系统全面地讨论粉体技术的要素。技术哲学的现今主流学派,大多认为技术的基本构成要素包括实体要素、智能要素和工艺要素三个方面。[3] 2.1　粉体技术的实体要素 工具、机械等物质实体是技术中不可缺少的,同时又并非唯一的,对于这些实体性手段就是技术的实体要素。不同的技术物质因素所占的比重和所起的作用在不同的粉体技术中是不同的,物质实体在各种技术中可扮演不同角色,如载体角色、对立体角色、匹配体角色和包容体角色等。粉体技术的实体要素可以粗略划分为粉体性能的表征和质量监测控制方面的仪器、工具和设备,粉体的粉碎加工机械和设备,粉体的合成制备机械和设备,粉体应用相关的工具、设备和仪器,粉体的处理、污染的防治机械设备等五个方面。表1列举了粉体技术实体要素的五个方面。这些实体要素因所涉及的具体技术主体所处的工业领域不同,明显呈现出一种设备、工具有多方面的用途等特点,体现了粉体技术实体要素的多角色等特性。 2.2　粉体技术的智能要素 技术的智能要素普遍认为包括知识、经验和技能三个方面。由于粉体和粉体技术的宽泛性,粉体技术涉及的知识必然是宽泛的。更需要注意的是粉体技术中知识的层次性,它既可能是理性知识,也可能是经验知识,甚至是技能和技巧。但这些知识的共同之处是它们都不是实体,都需要用脑,需要记忆,可以传授。 粉体技术的理性知识涉及到数学、物理、化学、力学等诸多学科理论基础。表2给出和粉体技术相关的学科情况。从中明显看出粉体技术的多学科综合与交叉特性。这些理性知识不仅使人们对粉体技术涉及的问题知其然,也知其所以然。理性的学科理论知识对系统了解和掌握粉体性能、粉体技术的单元操作工艺等是基础性的知识,是粉体技术智能要素的“元”知识。 　　粉体技术的经验知识是构成粉体技术智能要素的主要组成部分之一。所谓的经验知识不是技术活动中的特殊的和偶然行动,也不是杂乱无章现象描述与解释的堆积,而是已经对事物的共性、通行性和规律性的认识和掌握,并以定律、定理来表述,之所以仍称其为经验知识,是由于它对事物只知其规律性而仍不知其规律性的内在依据,即所谓的知其然而不知其所以然。粉体技术在逐渐发展和形成学科以及粉体技术体系的同时,也出现众多的经验知识。 智能要素中的非语言的技能体验在粉体技术发展的现阶段仍是不可豁缺的一大组成部分。技能大体上指依靠反复实践和熟练操作而获得的执行一定操作的能力。技能达到迅速、精确和运用自如的程度可称为技巧。技能本身是一种活动能力,它有别于知识,尤其是系统的理论知识。但技能又确实是需要手脑并用的,所谓的心灵手巧就是这个含义。粉体技术由于多学科的交叉、多行业的相互借鉴与渗透,在粉体技术中涵盖和涉及到众多的操作性技能。如矿物的手选、人工筛分、胶体的调制,甚至于机械和仪器的操作,样品的处理和测试等都要决定于操作人员的正确与熟练的操作技能。 随着科学技术的不断发展,工业自动化水平迅速提高,由人工操作的技能性行为被大量涌现的现代仪器设备和生产线所取代,传统性的技术需求程度在降低,已退居次要地位。但要看到,即使在现代乃至将来的技术中,仍存在要动手去做的场合,如排除故障,设备运行操作,设备的装配与检修,计算机操作等。决不能因为科学技术的发展而轻视技能的存在和需要。 2.3　粉体技术的工艺要素 关于工艺与技术之间的关系,有许多学者认为是同一体,所谓工艺就是技术。也有人认为工艺的范畴大于技术,目前对两者之间关系的讨论,大多学者还是认为工艺是技术的重要构成要素[4]。工艺是把工具、机器等客体,与知识、经验、技能等主体要素相组合而形成的程序、过程和方法,是实体要素在加工活动中的结合,是技术的结构性要素。 工艺的程序和过程性在粉体技术中由于自身的宽泛性而表现出既有全面的代表性,也有专属的独特性,而且这方面尤其突出。在代表性方面,目前粉体技术大多沿袭化学化工和材料工程发展过程中的单元操作概念,即粉体工艺是由许多粉体技术的单元操作组合而成,依据不同的产品和要求,进行不同的单元联结和程序化。目前,国内外的许多粉体技术专著中虽未见如此提法,但可以很明显地看到这一特征[5-8]。粉体技术相关的单元操作归纳如表3。 随着科学技术的飞速发展,粉体技术的工艺也必将借鉴化工工艺和材料工艺的发展途径,更加注重单元操作之间的联结的系统性,将系统工程、运筹学以及数值模拟计算等方法移植到粉体技术中,更加强调工艺过程的协调性与系统性。