Главная Обратная связь

Дисциплины:






Физико-химические параметры оксидных нанопорошков.



Химическая чистота: Содержание основного вещества – не менее 99,95-99,99% в зависимости от вида оксидного нанопорошка и области применения.Гранулометрический состав: Размер кристаллитов в нанопорошке – 10 – 80 нм. (нанометров), в основном 20 – 40 нм. и зависит от вида материала и области применения. Оксиды металлов составляют не менее 80% всех производимых нанопорошков.Нанопорошки чистых металлов составляют значительную и все больше возрастающую долю общего объема производства. Сложные оксиды и смеси имеются в ограниченном количестве.

Три нанопорошка составляют около 80% всех порошков оксидов металлов:

- Оксиды металлов

SiO2

Диоксид кремния, или кремнезем, — это нанопорошок, которого в мире производится больше всего. Широко используемый в электронике и оптике диоксид кремния также широко применяется в обрабатывающей промышленности как абразив, краска и пластический наполнитель, покрытие и грунтовка для строительных материалов, а также как водоотталкивающее средство.

TiO2

Диоксид титана используется в основном в обрабатывающей промышленности для производства красок, защитных покрытий, абразивов и полировки, этот материал играет важную роль в оптике как фотокатализатор и покрытие линз, задерживающее ультрафиолетовое излучение. Диоксид титана все больше и больше используется в области экологии, например, при очистке сточных вод, в воздушных фильтрах. Кроме того, он применяется при производстве строительных материалов, косметики, пластмасс, печатных красок, стекла и зеркал, а также для уничтожения боеголовок химических ракет.

Al2O3

Оксид алюминия, или глинозем, в основном используется в обрабатывающей промышленности как абразив, для струйной очистки, притирки и полировки, особенно в электронике и оптике. Кроме этого, он используется для очистки воздуха, в качестве катализатора, в конструкционной керамике и для производства конденсаторов.

 

- Порошки чистых металлов

Почти все твердые металлические элементы выпускаются серийно в виде нанопорошков чистых металлов. Промышленное применение многих из них нуждается в дальнейшем развитии. Затраты на производство однородных порошков металлов с высокой степенью чистоты значительно выше, чем на производство оксидов металлов. По объему производства лидируют пять нанопорошков — железа, алюминия, меди, никеля и титана.

Ag

Металлическое серебро находит широкое применение во многих отраслях. Раньше оно использовалось в электрических контактах и проводящих пастах в электронике. Антибактериальные и антивирусные свойства серебра сделали его привлекательным для использования в косметологии и фармацевтике, а также в текстильной отрасли, в чистящих прокладках, стоматологии и в качестве санитарных покрытий, в воздушных фильтрах и в качестве катализатора.



Au

Хотя золото составляет лишь небольшую часть общего объема мирового производства нанопорошков в год, оно широко используется в электронике в качестве покрытия проволочных контактов, гальванопокрытий и защиты от инфракрасного излучения. В области энергетики и экологии золото используется в химических элементах питания и в качестве катализатора. В последнее время золото стало применяться в медицине в качестве маркеров ДНК.

Pt

Платина в основном используется в электронике и в качестве катализатора. Она играет важную роль в топливных элементах, деталях автомобилей, переработке нефти, медицине и производстве стекловолокне.

Si

Кремний широко используется в электронике в качестве основного компонента полупроводников, микросхем и солнечных элементов. Он также играет важную роль в металлургии как отвердитель железа и сплавов, а также добавка для повышения жаропрочности. Кроме того, он используется в керамике, сварочных прутках, пиротехнике, артиллерии, производстве цемента и абразивов.

4 Механические методы получения нанопорошков

Механическим путем измельчают металлы, керамику, полимеры, оксиды, хрупкие материалы. Степень измельчения зависит от вида материала. Так, для оксидов вольфрама и молибдена получают крупность частиц порядка 5 нм, для железа – порядка 10...20 нм. Разновидностью механического измельчения является механосинтез, или механическое легирование, когда в процессе измельчения происходит взаимодействие измельчаемых материалов с получением измельченного материала нового состава.

Другой распространенный механический метод получения порошков наночастиц — диспергирование расплавов потоком жидкости или газа. Это высокопроизводительный процесс, который легко осуществить по непрерывной схеме и автоматизировать, он экономичен и экологичен. Этим методом получают порошки металлов и сплавов Fe, Al, Cu, Pb, Zn, Ti, W и др.

В настоящее время наиболее распространен центробежный метод получения металлических порошков. Расплав металла распыляется при помощи диска, вращающегося со скоростью более 20000 об/мин. В зависимости от способа реализации центробежного метода процессы плавления и распыления могут быть совмещены или разделены.

Одна из разновидностей диспергирования расплавов — спинингование. В этом методе тонкая струя расплавленного металла набрызгивается на вращающийся в инертной атмосфере охлаждаемый барабан.

Физико-химические методы получения нанопорошков

Один из методов, широко применяемых для производства нанопорошков —вакуумное осаждение.Процесс включает три последовательные стадии: испарение вещества, его транспорт к подложке и конденсацию. Тигель с расплавом материала (металла или оксида), разогретого до высокой температуры лазерным излучением, пучком электронов, постоянным или вихревым током, помещается в вакуумированный сосуд.

Испаряющийся при температуре 500–1200 °С материал конденсируется на охлаждаемой поверхности в виде порошка наночастиц. Процесс проводится в атмосфере инертного газа, например, He или Ar, при невысоком давлении (~ 103 Па)

При лазерной абляции материал испаряется под действием импульсного лазерного излучения и затем конденсируется в виде частиц.

При золь-методе в разогретую смесь первичного реагента с различными добавками быстро вводят второй реагент. В результате химической реакции образуется пересыщенный раствор целевого соединения, быстро проходящего нуклеацию и вступающего в стадию роста.

Для синтеза нанодисперсных порошков тугоплавких металлов и их соединений (карбидов, нитридов и др.) перспективен плазмохимический метод, представляющий собой восстановление металлов из их соединений под действием газов. В плазмотроне электрической дугой высокой интенсивности создается плазма с температурой 4000-10000 °С. В плазме, через которую пропускают газообразный восстановитель (водород или углеводороды и конвертированный природный газ), исходный материал превращается в конденсированную дисперсную фазу.

Восстановление— один из наиболее дешевых методов, позволяющих получать высокочистые порошки. (Нанопорошки Fe, W, Ni, Co, Сu и других металлов получаются, например, восстановлениемих оксидов водородом.)

Несколько более дорог электролитический метод. Применяется электролиз как водных растворов, дающий порошки Fe, Cu, Ni, так и расплавов солей Ti, Zr, Nb, Ta, Fe, U. В результате электролиза обычно образуются частицы дендритной формы с размерами порядка десятков нм.





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...