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除了锂电池隔膜外,勃姆石还有什么玩法?
2022年05月20日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:158
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1925年时,德国化学家约翰勃姆首次发现了勃姆石,这一推测在1927 年时由德拉帕兰特证实,并随之将这种矿石正式命名为勃姆石(AlOOH)。经过近100年的发展后,目前勃姆石已经成为了一种非常重要的化工原料,被广泛应用于多个行业,尤其是锂电时代来临后,其工业地位更是得到了显著提升。

勃姆石粉体勃姆石粉体晶体结构图

勃姆石粉体与其晶体结构图

勃姆石的制备方法主要有:溶胶-凝胶法、电化学法、水热法、蒸汽凝胶转化法、阳极氧化铝薄膜法、阴离子竞争法、分子裁剪法、晶种诱导法等。通过不同方法合成的纳米勃姆石具有不同的形貌和功能,在应用上也是各显神通,具体都有什么呢,我们一起来看看。

扩展阅读:《一文认识勃姆石材料的制备方法、形貌及应用》

勃姆石的应用

最近几年,勃姆石在锂电池领域可谓是炙手可热,皆因其具有成本低、耐热温度高、与有机物相容性好、硬度低等优势,因此在锂电隔膜上应用广泛,用作涂层时可提高隔膜的耐热性,增强隔膜的抗刺穿性——这也是人们最容易了解勃姆石的途径。

AlOOH陶瓷复合隔膜的扫描电镜照片及结构示意

AlOOH陶瓷复合隔膜的扫描电镜照片及结构示意

不过勃姆石并不止这点本事,除了锂电池外,凭借优异的性能它在其他领域也同样有着可观的潜力,比如说以下这些:

1、制备氧化铝粉体及陶瓷

纳米氧化铝作为传统的陶瓷原料,除了耐高温的特点之外,还具有较高的介电常数、化学稳定性、强绝缘性及良好的抗辐射性等,可广泛应用于集成电路、半导体器件以及微电子信息等行业中。

氧化铝粉体

氧化铝粉体

勃姆石被称为氧化铝的前驱体,煅烧前后只是晶型的转变,而产物的形貌保持不变。因此,勃姆石是制备特定形貌氧化铝的重要前驱体,是制备纳米氧化铝的研究热点之一。另外,勃姆石也能接着制成氧化铝陶瓷,如Liang等以片状纳米勃姆石为前驱体制备了氧化铝陶瓷,其弯曲强度可以达到168 MPa。

2、覆铜板封装

随着大规模集成电路技术的发展,覆铜板性能也要求不断地进行改进与提高,当前覆铜板的技术发展包括高耐热、无卤化和薄形化。勃姆石由于阻燃性、填充性好、耐漏电性能好、粒径小且分布窄等特点,顺应了覆铜板技术发展趋势,因此在高性能覆铜板中的应用前景看好。

覆铜板

3、催化剂的载体

在制备过程中通过控制反应温度、浓度及p H等条件,可得到不同孔体积、孔结构及比表面积的纳米勃姆石。产品在不饱和羰基化合物的加氢、制备富勒烯等工艺上,被视为良好的催化剂载体材料。如朱媛媛等开发了新型的固定化酶载体材料,以铝酸钠作为前聚体,采用溶酸-凝胶法制备了纨米勃姆石,并将其作为载体,首次应用于酶的固定化。黄冠等用勃姆石固载四苯基铁卟啉催化剂,结果显示可有效重复催化9次,其催化产率可提高近40%。

4、气凝胶添加剂

二氧化硅气凝胶是一种孔径结构中充满空气的固态纳米材料,具有高孔隙率,小孔径尺寸,低导热系数等特点,但缺点是力学性能和高温性能差。陈凯等将纤维状纳米勃姆石加入到二氧化硅气凝胶中,结果表明,与空白组相比,当勃姆石掺量为5%时,气凝胶压缩强度从0.4 MPa增加到1.5 MPa,当勃姆石掺量增加到20%时,复合气凝胶压缩强度达到4.1 MPa,压缩强度明显提升。

气凝胶

气凝胶

5、增强水泥性能

纳米勃姆石不仅可以作用于陶瓷、气凝胶等材料中,提高复合材料的力学性能,还可以加入到水泥中,提高水泥浆体的力学性能。如Zhu等研究了颗粒状纳米勃姆石对粉煤灰水泥的影响,结果表明,与空白组相比当勃姆石掺量为0.25%时,粉煤灰水泥的1 d抗压强度可以提高57%。同样的,冯玉洁等将颗粒状纳米勃姆石加入到矿渣硅酸盐水泥中,与空白组相比,当勃姆石掺量为0.6%时,水泥的抗压强度最大可以提高18.4%。

与空白组相比,勃姆石的加入有效增加了水泥水化产物的生成,提高了浆体的致密程度

6、人造大理石、玛瑙的填充料

当今人造大理石、玛瑙等人工宝石已是寻常百姓的耐用消费品,对产品质量也是要求越来越严格。其中,人工大理石中需添加超过一半的填料,而勃姆石由于具有和聚脂树脂极接近的折光数,可使人造大理石的光见度高,且具有成本低、重量轻,不易脆裂等特点。


7、造纸填料

造纸填料是指加入纸浆内的一些基本不溶于水的固体微粒,加入的目的是为了改善纸张的不透明度、亮度、平滑度、印刷适应性(如提高吸收性、吸墨性)、柔软性、均匀性和尺寸稳定性。纳米勃姆石作为高级纸张,如画报纸、钞票纸、照相纸和高级字典纸等充填料,具有比前述各种填料更多的优越性。


资料来源:

纳米勃姆石粉体的制备与应用研究进展,卢杨,郝春来,戴晨晨,王复栋,李振,王晶。

勃姆石制备过程与机理研究,车洪生,谢庚彪,刘现民,苏静波。

片状纳米勃姆石对水泥力学及微观性能的影响,朱建平,朱丽飞,冯春花,阙永博,宋薇茵,张文艳,杨阔。

 

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