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              你了解一維氧化鋁材料嗎?
              2020年07月13日 發布 分類:粉體入門 點擊量:1073
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              氧化鋁材料用途之廣,用一句“到處都是氧化鋁”來形容都不為過。由于制備技術的進步,氧化鋁得到了各式各樣的形貌,如球形、六角片狀、立方體、圓柱體、纖維狀、花狀、卷曲狀等。由于材料的結構決定性質,性質決定用途,而納米材料的形貌屬于結構的一部分,因此納米氧化鋁的形貌對其性質和應用范圍有很大影響。

              納米氧化鋁 

              讓大家熟悉的納米氧化鋁形貌,莫過于球形和片狀等二、三維形狀,但提到一維納米氧化鋁,大家可能就比較陌生了。一維納米氧化鋁主要包含纖維狀和棒狀納米氧化鋁,它們通常都具有更高的彈性模量、更好的熱力學和化學穩定性、適中的比表面積以及獨特的光學性能等,因此在應用上也與普通氧化鋁有所不同,具體細節下面便來了解一下。

              纖維狀氧化鋁

              氧化鋁纖維是高性能無機纖維中的重要一類,其主要成分為Al2O3,有的還含有SiO2B2O3等金屬氧化物成分。具有高強度、超常的耐熱性和耐高溫氧化性的優點,可在更高溫度下保持很好的抗拉強度,長期使用溫度在1450-1600℃;而且表面活性好,易與樹脂、金屬、陶瓷基體復合,形成諸多性能優異、應用廣泛的復合材料,被認為是最具有潛力的高溫材料。

              氧化鋁纖維 

              多晶氧化鋁纖維和氧化鋁短纖維

              制備上,牛雙蛟等采用聚乙二醇為模板導向劑,硝酸鋁為鋁源制備出碳酸鋁銨,再經過洗滌、抽濾、干燥、煅燒等一系列步驟后就可以得到纖維狀納米氧化鋁。李兆等以Al(NO3)3·9H2O、尿素為原料,采用水熱熱解法合成纖維狀氧化鋁粉體,水熱120℃反應24h制備出前驅體碳酸鋁銨,前驅體經高溫灼燒后可以合成出物相純凈、結晶情況良好的纖維狀納米氧化鋁。

              應用上,氧化鋁纖維在航天、航空工業可作為絕熱材料使用;也可作為增強體用于制作鋁、鎂、鐵、鎳、銅、鈦以及其他各種金屬的合金;另外用氧化鋁纖維制備的隔熱襯護材料可以應用于1400℃以上的工作溫度,因此在鋼鐵工業、石油化工業、陶瓷制備業中的各種爐窯中都能得到應用。

              棒狀氧化鋁

              棒狀材料,作為一種一維材料,具有很多其他形貌所不具備的優勢,如具有高的介電常數、良好的熱力學性能、穩定的化學性能以及出色的機械性能,這些都使得棒狀氧化鋁成為人們關注的熱點。

               

              制備方面,劉輝等使用硝酸鋁作鋁源,PEG作模板劑,尿素作沉淀劑,首先通過反應物之間的相互作用,生成氫氧化碳酸鋁銨,在通過水熱反應,使得氫氧化碳酸鋁銨鏈接在PEG長鏈上,生成棒狀的氧化鋁前驅體,煅燒后得到了棒狀的氧化鋁納米粉體。上圖就是他們生成的棒狀氧化鋁粉體的SEM圖片。

              而劉丞等采用不同的原料制出不同長徑比的棒狀納米氧化鋁。其中,以硅酸鈉和氯化鋁為原料,采用水熱法制備出了長700~800 nm,直徑為50 nm,長徑比為14~16:1的棒狀納米γ-Al2O3;在以磷酸鈉、硝酸鋁為原料的實驗中則制備出了長徑比為10~13:1的棒狀納米γ-Al2O3

              應用方面,由于一維棒狀γ-Al2O3具有非常好的彈性模量,耐高溫氧化性能,因此是一種很好的復合材料添加劑;而在石油工業中的渣油加氫處理過程中,利用氧化鋁納米棒可以堆積成開放的孔道,由其作為載體制成的催化劑適合用于內擴散控制的反應過程;另外由于具有低導磁性、高電介質常數等特性,因此它在半導體和光學材料等領域也有一定的潛力

              資料來源:

              納米氧化鋁形貌與性質之間的關系研究,武志富。

              微米級氧化鋁纖維的制備與表征,邢芳。

              粉體圈 小榆

               

               

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