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你了解一维氧化铝材料吗?
2020年07月13日 发布 分类:粉体入门 点击量:361
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氧化铝材料用途之广,用一句“到处都是氧化铝”来形容都不为过。由于制备技术的进步,氧化铝得到了各式各样的形貌,如球形、六角片状、立方体、圆柱体、纤维状、花状、卷曲状等。由于材料的结构决定性质,性质决定用途,而纳米材料的形貌属于结构的一部分,因此纳米氧化铝的形貌对其性质和应用范围有很大影响。

纳米氧化铝 

让大家熟悉的纳米氧化铝形貌,莫过于球形和片状等二、三维形状,但提到一维纳米氧化铝,大家可能就比较陌生了。一维纳米氧化铝主要包含纤维状和棒状纳米氧化铝,它们通常都具有更高的弹性模量、更好的热力学和化学稳定性、适中的比表面积以及独特的光学性能等,因此在应用上也与普通氧化铝有所不同,具体细节下面便来了解一下。

纤维状氧化铝

氧化铝纤维是高性能无机纤维中的重要一类,其主要成分为Al2O3,有的还含有SiO2B2O3等金属氧化物成分。具有高强度、超常的耐热性和耐高温氧化性的优点,可在更高温度下保持很好的抗拉强度,长期使用温度在1450-1600℃;而且表面活性好,易与树脂、金属、陶瓷基体复合,形成诸多性能优异、应用广泛的复合材料,被认为是最具有潜力的高温材料。

氧化铝纤维 

多晶氧化铝纤维和氧化铝短纤维

制备上,牛双蛟等采用聚乙二醇为模板导向剂,硝酸铝为铝源制备出碳酸铝铵,再经过洗涤、抽滤、干燥、煅烧等一系列步骤后就可以得到纤维状纳米氧化铝。李兆等以Al(NO3)3·9H2O、尿素为原料,采用水热热解法合成纤维状氧化铝粉体,水热120℃反应24h制备出前驱体碳酸铝铵,前驱体经高温灼烧后可以合成出物相纯净、结晶情况良好的纤维状纳米氧化铝。

应用上,氧化铝纤维在航天、航空工业可作为绝热材料使用;也可作为增强体用于制作铝、镁、铁、镍、铜、钛以及其他各种金属的合金;另外用氧化铝纤维制备的隔热衬护材料可以应用于1400℃以上的工作温度,因此在钢铁工业、石油化工业、陶瓷制备业中的各种炉窑中都能得到应用。

棒状氧化铝

棒状材料,作为一种一维材料,具有很多其他形貌所不具备的优势,如具有高的介电常数、良好的热力学性能、稳定的化学性能以及出色的机械性能,这些都使得棒状氧化铝成为人们关注的热点。

 

制备方面,刘辉等使用硝酸铝作铝源,PEG作模板剂,尿素作沉淀剂,首先通过反应物之间的相互作用,生成氢氧化碳酸铝铵,在通过水热反应,使得氢氧化碳酸铝铵链接在PEG长链上,生成棒状的氧化铝前驱体,煅烧后得到了棒状的氧化铝纳米粉体。上图就是他们生成的棒状氧化铝粉体的SEM图片。

而刘丞等采用不同的原料制出不同长径比的棒状纳米氧化铝。其中,以硅酸钠和氯化铝为原料,采用水热法制备出了长700~800 nm,直径为50 nm,长径比为14~16:1的棒状纳米γ-Al2O3;在以磷酸钠、硝酸铝为原料的实验中则制备出了长径比为10~13:1的棒状纳米γ-Al2O3

应用方面,由于一维棒状γ-Al2O3具有非常好的弹性模量,耐高温氧化性能,因此是一种很好的复合材料添加剂;而在石油工业中的渣油加氢处理过程中,利用氧化铝纳米棒可以堆积成开放的孔道,由其作为载体制成的催化剂适合用于内扩散控制的反应过程;另外由于具有低导磁性、高电介质常数等特性,因此它在半导体和光学材料等领域也有一定的潜力

资料来源:

纳米氧化铝形貌与性质之间的关系研究,武志富。

微米级氧化铝纤维的制备与表征,邢芳。

粉体圈 小榆

 

 

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