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刘铃声工程师报告:如何利用表面活性剂控制纳米材料的尺寸和形貌
2023年11月23日 发布 分类:行业要闻 点击量:151
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在如今科技发展迅猛的时代,微电子器件等高科技领域对纳米级高纯氧化物的需求不断攀升,然而由于纳米材料粒径小,表面能较高,性质很不稳定,对颗粒粒度、形貌和纯度高度精确的控制,以及在规模化生产中保持一致性和可重复性极具挑战性。在这一背景下,素有“工业味精”之称的表面活性剂作为一种关键的功能性材料,发挥了举足轻重的作用。

表面活性剂是一类同时具有亲水基团(包括-OH、-COOH、-SO3H、-NH2等)和亲油基团(也称疏水基,包括R-、Ar-等)的化合物。在溶液中,表面活性剂分子在水-空气界面产生定向排列,亲水基团朝向水而亲油基团朝向空气,从而在溶液表面聚集形成单分子层,降低了溶液的表面张力。而与固体表面接触时,活性表面积的亲油基吸附在固体表面,亲水基朝向空气,可使固体表面性质改变。这种特殊的性质使得表面活性剂在纳米材料制备的过程中得到了广泛应用,特别是在调控纳米颗粒的形貌和粒度方面表现极为出色。

在纳米材料制备过程中,表面活性剂主要起到模板剂、稳定剂、分散剂等作用:

1、作为模板剂。表面活性剂在溶剂中通过调控亲水基和疏水基相互作用能够自组装形成胶束、微乳、液晶、囊泡等各种有序结构,利用其作为模板剂,能够在微观尺度上实现精确的控制,获得具有一定粒径分布和形貌的纳米粒子。


不同形态的胶束结构

2、作为稳定剂。表面活性剂借助其两性基团的特性构建微小有序、相对隔离的胶束结构,或者通过电荷作用与被带电粒子发生相互作用,形成一层包覆层包裹在粒子表面,阻止粒子之间的吸引和凝聚,可以控制粒子成核及生长,并对粒子生长起到一定的稳定作用。

3、作为分散剂。表面活性剂除了利用了有序的胶团结构将粒子分散开,还利用了亲油基长链烃基的位阻效应。位阻效应与烃基链的长度有关,当烃基链越长时,其中的碳原子增多,使得分子的体积显著增加,从而在分散系统中引入了一种空间上的阻碍,能够有效阻止纳米粒子的团聚,确保纳米颗粒保持均匀分散状态。

然而,在不同环境下,选取的表面活性剂不同,表面活性剂所起的作用也不同。因此在工业化制备上,选取何种表面活性剂来控制纳米高纯氧化物材料的形貌仍是一个值得探讨的话题。

12月13-15日,由中国电子材料行业协会粉体技术分会主办的“2023全国粉体检测与表面修饰技术交流会(第七届)”邀请到了包头稀土研究院、白云鄂博稀土资源研究与综合利用全国重点实验室。的正高级工程师刘铃声先生。他将在现场分享报告《表面活性剂在纳米尺寸和形貌控制上所起的作用》,从产业化角度深入介绍表面活性剂对纳米级尺寸、形貌是如何控制的,内容主要包括:

1)技术实力;

2)表面活性剂在纳米尺寸、形貌控制上所起的作用;

3)表面改性;

4)如何解决工业化瓶颈难题;

5)工业化制备一定形貌纳米级高纯氧化物新思路。!

报告人简介


刘铃声,正高级工程师,在包头稀土研究院工作。现主要从事纳米粉体工业化﹑稀土复合催化剂﹑稀土提纯﹑纳米抛光液﹑纳米粉体解团聚、隐身材料﹑热障涂层材料﹑高性能锂电池用纳米稀土材料等研究,突出点是解决国内相关和相近行业产业化面临的瓶颈难题(已解决3项)。国家自然基金评审专家(专家库专家),内蒙古自治区项目评审专家(专家库专家),内蒙古科技大学硕士生导师。在国内粉体产业化方面享有较高的知名度。在清华大学、厦门大学、南昌航空大学等高校讲学,得到高度认可。承担国家级和省部级项目5项,发表论文20余篇,授权发明专利8项。荣获各类科研奖励7项(国家“八五”攻关重大成果奖1项,自治区技术进步二等奖1项,包头市科技进步三等奖1项,包钢科技进步二等奖4项)。


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