陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx

上传人:b****3 文档编号:6421013 上传时间:2023-05-06 格式:DOCX 页数:81 大小:426.49KB
下载 相关 举报
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第1页
第1页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第2页
第2页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第3页
第3页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第4页
第4页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第5页
第5页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第6页
第6页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第7页
第7页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第8页
第8页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第9页
第9页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第10页
第10页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第11页
第11页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第12页
第12页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第13页
第13页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第14页
第14页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第15页
第15页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第16页
第16页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第17页
第17页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第18页
第18页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第19页
第19页 / 共81页
陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx_第20页
第20页 / 共81页
亲,该文档总共81页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
下载资源
资源描述

陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx

《陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx(81页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。

陶瓷核燃料工艺第6章Word文档格式.docx

(1)目前已知的大多数纳米材料的基本组成颗粒都小于100nm,当然超出这一范围的材料也有可能具有纳米材料的特点,这一规定是为了使标准明确。

(2)如果纳米颗粒比例过低会淹没整个材料的纳米特性,50%是一个比较合适的比例;

另外,用纳米颗粒的数量比例而不是用质量比例作为纳米材料的衡量标准,更能体现纳米材料的特点。

因为一些纳米材料密度很低,在质量比例较小的情况下已经能显现出明显的纳米材料特点。

(3)纳米材料应按照基本组成颗粒的大小来定义,不管它是天然的还是人造的,实际上一些天然材料也具有人造纳米材料的特点。

(4)尽管纳米结构也具有纳米材料的特点,但目前还无法对纳米结构进行明确定义,不具有可操作性,因此纳米材料不包括纳米结构。

(5)纳米材料是原材料或者原材料的混合物,当它与其他材料制成产品后,已经与其他材料形成新的材料,因而制得的产品就不再是纳米材料了。

纳米材料可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米薄膜和涂层、纳米块体等四类。

其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟,是生产其他三类产品的基础。

纳米结构是指以纳米尺度的物质单元为基础,按一定规律构筑或营造的一种新体系,它包括一维、二维、三维体系,这些物质单元包括纳米微粒、稳定的团簇或人造超原子、纳米管、纳米棒、纳米丝以及纳米尺寸的孔洞。

纳米结构物质的主体也可能是非纳米结构的。

纳米结构包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。

(1)纳米阵列体系:

研究集中在由金属纳米微粒或半导体纳米微粒在一个绝缘的衬底上,整齐排列所形成的二维体系上。

(2)介孔固体组装体系:

由于纳米微粒本身的特性,以及与界面的基体耦合所产生的一些新效应,也使其成为了研究热点。

按照其中支撑体的种类可将它划分为无机介孔复合体和高分子介孔复合体两大类,按支撑体的状态又可将它划分为有序介孔复合体和无序介孔复合体。

(3)薄膜嵌镶体系:

对纳米颗粒膜的主要研究是基于体系的电学特性和磁学特性而展开的。

纳米结构的制备工艺主要有自上而下(Topdown)和自下而上(Bottomup)。

自上而下工艺就是从大到小,即利用机械和蚀刻技术制造纳米尺度结构,制备方法主要有纳米印刷、原子层沉积(ALD)、分子层外延生长、团束、等离子气相沉积等。

Bottom-up是自下而上的制备方式,就是利用原子和分子有序地自组装成宏观的功能结构,主要研究方法有扫描探针显微镜(ScanningProbeMicroscope,SPM)、扫描隧道显微镜(ScanningTunnelingMicroscope,ATM)、原子力显微镜(AtomicForceMicroscope,AFM)、纳米蚀刻、分子自组装等。

纳米材料可能出现高性能或新性能,为了在纳米尺度上研究纳米晶

块状材料的微观组织结构、发现新现象、发展新方法、创造新技术,必须建立有更高的分辨能力的纳米尺度检测与表征手段。

包括在纳米尺度上原位研究各种纳米结构的光、电、磁、热、力学等特性,纳米空间的化学反应过程,物理传输过程,以及原子、分子的排列、组装与奇异物性的关系。

纳米陶瓷的特性

1.小尺寸效应

当材料微粒尺寸与光波的波长、传导电子的德布罗意波长以及超导态的相干长度或穿透深度等物理特征尺寸相当甚至更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,导致声、光、电、磁、热、力学等特性会呈现新的小尺寸效应。

例如,纳米粉末的熔点低于相同成分块体材料的熔点;

光吸收显著增加,并产生吸收峰的等离子共振频移,可用于制造纳米吸波材料;

磁有序态转变为磁无序态;

超导相转变为正常相;

声子谱发生改变等。

当α-Fe、Fe3O4、α-Fe2O3的粒度分别减小至5nm、16nm、20nm时,均会变成超顺磁体。

2.表面和界面效应

纳米微粒由于尺寸小、表面积大、表面能高,位于表面的原子比例相当高,如图6-1所示。

10nm的纳米微粒,其表面原子数占总原子数的20%,而1nm的纳米微粒表面原子数占总原子数的99%。

这些表面原子处于严重的缺位状态,因其活性极高,极不稳定,很容易与其它原子结合,从而产生一些新的效应。

图6-1表面原子数与粒度的关系

3.量子尺寸效应

当粒子尺寸减小至某一最低值时,费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象,称为量子尺寸效应。

Kubo提出了相邻电子能级间距δ与颗粒直径d的关系式:

δ=4EF/(3N)∝d-3(6-1)

式中N为一个微粒子的总导电电子数;

EF为费米能级。

对于大粒子或宏观物体,因包含无限个原子,导电电子数N→∞,于是δ→0,即能级是连续的。

而对于纳米微粒,因所包含的原子数有限,N值很小,于是δ就有某一定值,即能级分裂。

当能级间距δ大于热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导态的凝聚能时,必须考虑量子尺寸效应,这就会导致纳米微粒的光、电、磁、热、声、超导电性与宏观特性有着显著不同。

例如,纳米微粒的磁化率、比热容与所包含电子数的奇偶性有关;

光谱线的频移、催化性质、介电常数变化等也与所包含电子数的奇偶性有关。

纳米Ag微粒在温度为1K时出现量子尺寸效应(即由电导体变为绝缘体)的临界粒度为20nm。

1.宏观量子隧道效应

微观粒子具有贯穿势垒的能力,称为量子隧道效应。

发现一些宏观量子如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等也具有隧道效应,称为宏观量子隧道效应。

宏观量子隧道效应的研究对基础研究及实用化都有重要意义。

它限定了磁带、磁盘镜像信息存储的时间极限。

量子尺寸效应、隧道效应将会是未来微电子器件的基础,或者可以说它确立了微电子器件进一步微型化的极限。

当微粒尺寸小于100nm时,由于小尺寸效应、表面和界面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应,物质的很多性能将发生质变,从而呈现出既不同于普通宏观物体、又不同于单个独立原子的奇异现象,例如:

熔点降低,蒸汽压升高,活性增大,声、光、电、磁、热、力学等物理性能出现异常。

普通微米级Au的熔点为1063℃,而10nm的纳米Au微粒的熔点为1037℃,2nm时降至54℃(图6-2)。

普通微米级Cu的熔点为1083℃,而40nm纳米Cu微粒的熔点为750℃,20nm时降至39℃。

图6-2纳米Au微粒的熔点与粒度的关系

对于纳米金属材料,应重点研究利用纳米微粒的小尺寸效应造成的无位错或低位错密度区达到高强度和高硬度。

目前人们对于纳米晶金属的力学行为和机理缺乏科学了解,尚需深入研究:

(1)纳米金属的强度比粗晶金属高,但塑性改善不多,主要是因为塑性对材料各种内部缺陷、杂质、试样表面质量等很敏感;

而纳米晶材料具有高的屈服强度和低的加工硬化速率,易于发生应变局域化而变脆。

(2)纳米金属获得的拉伸性能不如压缩性能优异,例如纳米晶Fe-28Al-2Cr合金的室温拉伸试验呈现脆性,而其压缩试验呈现超塑性。

(3)纳米晶材料的断裂韧性是否高于粗晶材料的断裂韧性还处在争议。

(4)纳米晶金属可能不再存在普通微米晶金属中的应变强化和硬化现象。

例如,电解沉积纳米晶Cu的硬度在应变率大于1000%时趋于恒定,约为;

而普通微米晶Cu的应变硬化现象比较明显,最高硬度可达。

如图6-3所示。

但发现晶粒尺寸为11nm的纳米晶Cu在60℃时的硬度高达,尤其当温度降至-200℃时,其硬度提高到4GPa,同时强度和延性也会随温度降低而提高,其机理尚不清楚。

(5)纳米晶金属的高温蠕变行为可能主要是扩散机理,而不是位错滑移。

(6)Hall-Patch公式(σ∝d-1/2)不再适用于纳米晶金属的强度、硬度与晶粒尺寸的关系(在图6-4中,当晶粒尺寸小于25nm时,直线开始产生偏离,反而出现软化),因为在纳米晶金属中,除了晶粒尺寸对强度有影响之外,气孔、相结构、成分分布、相界面和微观应变等微观结构、表面状态等都会对强度有较显著影响。

图6-3纳米晶Cu的硬度与应变率的关系

图6-4电沉积纳米晶Ni的硬度与晶粒尺寸d的关系

对于纳米陶瓷材料,应重点研究通过改善界面脆性或纳米复合来提高断裂韧性。

目前人们对于纳米晶陶瓷材料的力学行为和机理的认识还比较肤浅,但发现了一些十分重要的现象,例如:

(1)强度和硬度

晶粒尺寸的减小将使陶瓷材料的力学性能有数量级的提高,同时由于晶界数量的大大增加,使可能分布于晶界处的第二相物质的数量减小,晶界变薄使晶界物质对材料性能的负影响减少到最低程度。

许多纳米晶陶瓷的强度和硬度比普通微米晶陶瓷高4~5倍。

晶粒尺寸350nm的3Y-TZP陶瓷的抗弯强度约为1000MPa,而晶粒尺寸100nm左右的纳米3Y-TZP陶瓷的抗弯强度超过2000MPa。

在1000℃下,纳米晶TiO2陶瓷的显微硬度为1300kg/mm2,而普通微米晶TiO2陶瓷的显微硬度低于200kg/mm2,如图6-5所示。

图6-5纳米TiO2陶瓷的高温硬度

□纳米晶TiO2陶瓷;

◇微米晶TiO2陶瓷

当纳米陶瓷的晶粒尺寸小于50nm时,随晶粒尺寸减小,弹性模量逐渐降低;

当晶粒尺寸小于10nm时,随晶粒尺寸减小,弹性模量急剧降低(刘协权,2007)。

(2)塑性

晶粒的细化将有助于晶粒间的滑移,使陶瓷材料具有塑性行为。

尽管纳米晶陶瓷的强度和硬度比普通微米晶陶瓷高,但纳米晶陶瓷的塑性反而提高了。

许多专家认为,如果能将纳米陶瓷的致密度提高的同时抑制晶粒长大,将晶粒尺寸控制在小于50nm,则纳米陶瓷将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等传统陶瓷不可比拟的优点。

纳米晶TiO2陶瓷在室温下就能产生塑性形变,并具有良好的韧性,在180℃经受弯曲而不产生裂纹,使人们看到了改善陶瓷脆性的希望。

作为多晶材料的陶瓷,一向被认为是典型的脆性材料,当受到外力作用时,在几乎无塑性变形的情况下呈脆性断裂。

近年来,随着陶瓷制备技术的发展,发现了细晶陶瓷材料在高温下也具有类似于金属的超塑性,这是材料科学研究的一大突破。

所谓超塑性是指在拉伸试验中,在一定的应变速率下,材料产生较大的拉伸形变。

晶粒尺寸为300nm的亚微米晶Y-TZP陶瓷在1400℃条件下,起始应变速率为10-2/s,拉伸应变达350%;

如果晶粒尺寸减小到150nm,则在1250℃就出现超塑性,而且起始应变速率为3×

10-2/s,拉伸应变为380%,样品的断口区域发生了局部超塑形形变,断口侧面观察到了大量通常只出现在金属断口中的滑移线。

而在相同应力水平下,纳米晶Y-TZP的应变速率比µ

m亚微米晶Y-TZP高34倍。

纳米晶Si3N4陶瓷在1300℃可产生200%以上的塑性变形。

(3)断裂韧性

晶粒的细化使材料不易造成穿晶断裂,有利于提高陶瓷材料的断裂韧性。

纳米晶ZrO2-Al2O3复合陶瓷的断裂韧性比常规微米晶陶瓷提高4~5倍。

在Al2O3陶瓷中加入5%纳米W,断裂韧性从MPa·

m1/2提高至·

m1/2,最高使用温度从800℃提高至1200℃。

纳米晶SiC陶瓷的断裂韧性比微米晶SiC陶瓷提高约100倍。

纳米陶瓷的一个重要发展方向是纳米复合,分为三类:

(a)晶内型,即晶粒内纳米复合型,纳米微粒第二相主要弥散于微米或亚微米基体晶粒内;

(b)晶间型,即晶粒间纳米复合型,纳米微粒第二相主要分布于微米或亚微米基体晶粒间;

(c)晶内/晶间复合型,由纳米级微粒第二相和纳米级基体组成。

日本新原浩一总结了几种纳米复合陶瓷的性能改善,发现纳米复合技术科使陶瓷的强度和韧性提高2~5倍,工作温度提高25~133%。

在MgO中加入适量纳米SiC微粒后,强度和耐高温性能明显提高,1400℃下强度仍然高达600MPa。

这表明要研制1600℃以上高温结构材料,纳米复合陶瓷是一个重要途径。

纳米与微米混合也有可能获得意想不到的效果。

在亚微末Al2O3粉末中加入纳米Al2O3粉末,可提高Al2O3陶瓷坩埚的致密度和耐冷热疲劳性能。

在流延成型的普通Al2O3陶瓷基板中加入纳米Al2O3粉末,可使基板的抗冷热疲劳强度和断裂韧性提高约1倍,热导率提高20%。

日本用纳米Al2O3粉末与亚微米SiO2粉末合成莫来石粉末,经无压烧结制得高致密、高韧性和高热导率的莫来石电子封装材料。

(4)热导率

2006年,俄罗斯Kurina在UO2中加入~%SnO2纳米粉末,可使UO2陶瓷的600~800℃热导率提高2~3倍。

2007年,Yildiz在ThO2中加入少量Ce、W、Mo、Mn等金属粉末,可使ThO2陶瓷的热导率提高。

(5)热膨胀系数

纳米晶陶瓷的热膨胀系数比普通微米晶陶瓷大得多。

80nm的Al2O3陶瓷从室温至700℃的热膨胀系数是粗晶Al2O3陶瓷的2倍。

如图6-6所示。

纳米非晶Si3N4陶瓷的热膨胀系数是微米晶Si3N4陶瓷的1~26倍。

如图6-7所示。

图6-6纳米晶和微米晶Al2O3陶瓷的热膨胀系数

▲80nm;

■105nm;

×

m

图6-7纳米非晶Si3N4陶瓷的热膨胀系数

(6)导电性和介电性

纳米材料的很多性能往往存在一个临界尺寸效应。

纳米材料可能引起能带的变迁、界面的无序状态、界面原子键合的不饱和性、界面或表面原子数量的剧增等,将会造成很多物理现象的变异,界面的键态结构与能态结构及其与物理特性的关系,量子效应的作用增强或起到主导作用,又将引起众多的物理性能的变化。

在材料微观组织尺度小至纳米级甚至原子尺度时,由于量子隧道效应,电子不再通过电导体流动,而是以波动的形式表现出量子的特性,传输电荷的电子可以穿过绝缘层,因此很多宏观和微观物理定律不再使用了。

例如,在电学方面,欧姆定律就不适用于纳米材料。

而20nm是很多纳米材料的量子限值。

普通SiO2是绝缘的,但当晶粒尺寸小于20nm时开始导电。

1991年,日本电气公司的专家制备出了一种称为“纳米碳管”的材料,它是由许多六边形的环状碳原子组合而成的一种管状物,也可以是由同轴的几根管状物套在一起组成的。

这种单层和多层的管状物的两端常常都是封死的。

这种由碳原子组成的管状物的直径和管长尺寸都是纳米量级的,因此被称为纳米碳管。

它的抗张强度比钢高出100倍,导电率比铜还要高。

在空气中将纳米碳管加热到700℃左右,使管子顶部封口处的碳原子因被氧化而破坏,成了开口的纳米碳管。

然后用电子束将低熔点金属(如铅)蒸发后凝聚在开口的纳米碳管上,由于虹吸作用,金属便进入纳米碳管中空的芯部。

由于纳米碳管的直径极小,因此管内形成的金属丝也特别细,被称为纳米丝,它产生的尺寸效应是具有超导性。

因此,纳米碳管加上纳米丝可能成为新型的超导体。

纳米氧化物和氮化物在低频下的介电常数增大几倍甚至一个数量级,表现出极大的增强效应,对红外和微波具有良好的吸收特性,例如Al2O3陶瓷表现出最大介电常数所对应的最佳晶粒尺寸为84nm,如图6-8所示;

而TiO2为。

当BaTiO3、SrTiO3等铁电体的晶粒尺寸小于100nm时,将会变成顺电体。

日本松下公司研制成功具有静电屏蔽效应的纳米涂料,这些涂料中含有纳米Fe2O3、纳米TiO2、纳米Cr2O3、纳米ZnO等半导体氧化物微粒。

图6-8不同晶粒尺寸Al2O3陶瓷的室温介电常数

○27nm;

84nm;

▲258nm;

+5µ

(7)光学性能

由于纳米粉末具有小尺寸效应,使其具有不同于常规微米晶块体材料所不具备的光学特性,如光学非线性、光吸收、光反射、光传输过程中的能量损耗等都与纳米粉末的粒度有很强的依赖关系。

红外反射材料:

高压钠灯及各种用于摄影的碘弧灯都要求强照明,但灯丝被加热后有69%

的电能转化为红外线即热能而被消耗掉,仅有少部分电能转化为光能来照明。

而且,灯管过渡发热会影响灯具的寿命。

如何提高发光效率,增加照明度,并提高灯管使用寿命,一直是亟待解决的关键问题。

纳米粉末红外反射膜为解决此问题提供了一条新的途径。

用纳米SiO2和纳米TiO2制成多层红外干涉膜,总厚度为微米级,衬在灯泡罩的内壁,结果不但透光性好(波长500~800nm),不影响照明,而且有很强的红外反射能力(波长1250~1800nm),可节约电能约15%。

红外吸收材料:

红外吸收材料在日常生活和国防领域都有重要的应用前景。

一些发达国家用具有红外吸收功能的纤维制成军服,这种纤维对人体释放出来的红外线(波长为416µ

m的中红外频段)有很好的屏蔽作用,从而可避免被敌方非常灵敏的红外探测器所发现,尤其是在夜间行军时。

具有这种红外吸收功能的纳米粉末主要有纳米Al2O3、纳米TiO2、纳米SiO2、纳米Fe2O3及其复合粉末。

而且,加入这些纳米陶瓷粉末的纤维由于对人体红外线有强的吸收作用,可以起到保暖的作用,减轻衣服重量约30%。

紫外线吸收材料:

纳米粉末的量子尺寸效应使它对某种波长的光吸收带有蓝移现象,对各种波长光的吸收带有宽化现象,紫外吸收材料就是利用这两个特性研制出来的。

紫外线的波长主要是位于300~400nm之间。

具有紫外吸收功能的纳米粉末主要有纳米Al2O3、纳米TiO2、纳米SiO2、纳米ZnO、纳米云母等。

其中,纳米Al2O3对波长小于250nm的紫外光有很强的吸收作用,利用这一特性可提高日光灯管的使用寿命。

日光灯管是利用水银的紫外谱线来激发灯管内壁的荧光粉导致高亮度照明。

185nm的短波紫外线对灯管寿命有影响,而且紫外线从灯管内往外泄漏会对人体产生损害,因此这一关键问题一直是困扰日光灯管工业的主要问题。

如果将纳米Al2O3粉末加入到稀土荧光粉中,可以利用纳米Al2O3粉末对紫外线的吸收蓝移现象吸收掉有害的短波紫外线,却不降低荧光粉的发光效率。

30~40nm的纳米TiO2粉末对波长400nm以下的紫外光有极强的吸收能力。

太阳光达到地面的、对人体有伤害的紫外线正好在300~400nm波段。

在防晒油和化妆品中加入纳米TiO2粉末,就是利用纳米TiO2对此波段的紫外线有很强的吸收能力这一特性。

纳米TiO2粉末的粒度不能太小,否则易堵塞汗孔;

也不能太大,否则紫外线吸收又会偏离这个波段,达不到对紫外线应有的吸收效果。

一般是先将纳米TiO2粉末微粒表面包覆一层对人体无毒害的高聚物,然后再加入到防晒油和化妆品中。

各国化妆品法规规定允许使用的纳米陶瓷粉末主要有TiO2、ZnO、Fe2O3。

Fe3O4对600nm以下的紫外线有良好的吸收能力,可用作半导体器件的紫外线过滤器。

塑料、橡胶制品和涂料长期在紫外线照射下很容易老化变脆,如果在它们表面涂敷一层含有纳米Al2O3、纳米TiO2、纳米SiO2、纳米ZnO或纳米Fe2O

3的涂层,或在其中掺入一些纳米陶瓷粉末,就可以防止塑料和橡胶制品老化,防止油漆脱落。

隐身材料:

隐身就是隐蔽的意思,把自己外表伪装起来,让别人看不见。

随着科学技术的发挥着,利用红外探测器可以发现放射红外线的物体,利用雷达发射电磁波可以探测飞机。

在1991年的海湾战争中,美国F117A型战斗机机身表面涂敷了红外材料和微波隐身材料,它具有优异的宽频带微波吸收能力,可以逃避雷达的监视。

而伊拉克的军事目标和坦克表面由于没有涂敷防御红外线探测器的隐身材料,很容易被美国战斗机上灵敏的红外探测器所发现,并被美军的激光制导导弹准确地击中。

纳米Al2O3、纳米Fe2O3、纳米SiO2、纳米TiO2的复合粉末曾经用于隐身材料,并与高分子纤维结合对红外线有很好的吸收性能,因此对这个波段的红外线有很强的吸收屏蔽作用。

纳米γ-Fe2O3、Fe3O4粉末的磁性微粒既有良好的吸收和散射红外的性能,又具有优良的吸波特性,还可以与驾驶舱内的信号控制装置相配合,改变雷达波的反射信号,使其波形发生畸变,从而有效地干扰、迷惑雷达操纵员,达到隐身的目的。

纳米级碳化物和硼化物粉末也将在隐身方面大有作为。

(8)磁性能

磁记录材料:

长度为100~300nm、宽度为10~20nm的纳米γ-Fe2O3、%Co包覆的γ-Fe2O3磁性微粒具有单磁畴结构和很高的矫顽力,用作磁记录材料,可以提高信噪比,改善图像质量。

但其粒度不能小于变成超顺磁的临界尺寸(约10nm)。

磁流体:

磁流体是使强磁性纳米微粒表面包覆一层长链的表面活性剂,并稳定地分散在基液中能形成的胶体。

它兼具固体的强磁性和液体的流动性(在磁场作用下)。

目前大多采用10nm的Fe3O4或纳米FeN微粒为磁性粒子,并将纳米Fe3O4粒子分散在含有油酸的水中。

使油酸吸附在离子表面,再经脱水后分散在基液中。

磁流体主要应用在旋转轴的防尘动态密封,如计算机硬盘转轴处的防尘密封、单晶炉转轴处的真空密封、X光机转靶部分的密封等。

磁流体还可以用作新型润滑剂、抛光剂、磁流体发电、阻尼器件(以消除步进电机在工作过程中的振荡现象)、磁浮选矿等领域。

(9)催化剂

纳米微粒由于尺寸微小、表面原子所占的比例大、表面的键态和电子态均与微粒内部不同、表面原子配位不全、表面形成凹凸不平的原子台阶等,导致表面活性增大,这就使它具备了作为催化剂的基本条件。

半导体红光催化效应是指在光的照射下,价带电子跃迁到导带,价带的空穴把周围环境中的羟基电子夺过来,羟基变成自由基,作为强氧化剂将脂类变化如下:

酯→醇→醛→酸→CO2,从而完成对有机物的降解反应。

对太阳光敏感、具有光催化特性的半导体能隙一般为~。

常用的光催化半导体纳米粉末有锐钛矿TiO2、Fe2O3、CdS、ZnS、PbS、PbSe、ZnFe2O4等。

半导体的光催化效应在环保、水质处理、有机物降解、失效农药降解等领域有重要应用。

例如,美国和日本将TiO2等半导体制成空心球,悬浮在含有有机物的废水表面或被石油泄漏所污染的海水表面上,利用阳光进行有机物或石油的降解。

在汽车挡风玻璃或后视镜表面涂敷一层TiO2薄膜,可以起到防污和防雾的作用。

在陶瓷釉料中加入纳米TiO2粉末,使其具有保洁杀菌功能。

用Ag+、Cu+离子修饰纳米锐钛矿TiO2,杀菌效果比单一纳米TiO2更好。

用Pt修饰的纳米TiO2可使丙炔与水蒸汽反应

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索
资源标签

当前位置:首页 > 求职职场 > 简历

copyright@ 2008-2023 冰点文库 网站版权所有

经营许可证编号:鄂ICP备19020893号-2