超細(xì)粉體材料的定義及基本特性
超細(xì)粉體材料:
任何固態(tài)物質(zhì)都有一定的形狀，占有相應(yīng)空間，即具有一定的大小尺寸。我們通常所說的粉末或細(xì)顆粒，一般是指大小為1毫米以下的固態(tài)物質(zhì)。
當(dāng)固態(tài)顆粒的粒徑在0.1μm一10μm之間時稱為微細(xì)顆粒，或稱為亞超細(xì)顆粒，空氣中漂浮的塵埃，多數(shù)屬于這個范圍。
而當(dāng)粒徑達(dá)到0.1μm以下時，則稱為超細(xì)顆粒。
超細(xì)顆粒還可以再分為三檔:即大、中、小超細(xì)顆粒。
粒徑在100 A至1000 A之間的稱大超細(xì)顆粒;粒徑在20A到100
A之間的稱中超細(xì)顆粒;粒徑在20A以下的稱小超細(xì)顆粒。目前中小超細(xì)顆粒的制取仍較為困難，因此本節(jié)所述的超細(xì)粉體材料是指粒徑在0.1μm一0.01μm之間的固體顆粒。由此可見，我們所述的超細(xì)顆粒是介于大塊物質(zhì)和原子或分子間的中間物質(zhì)態(tài)，是人工獲得的數(shù)目較少的原子或分子所組成的，它保持了原有物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，而處于亞穩(wěn)態(tài)的原子或分子群，在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的。所以對它們的研究和開發(fā)，是了解微觀世界如何過渡到宏觀世界的關(guān)鍵。隨著電子顯微鏡的高度發(fā)展，超細(xì)顆粒的存在及其大小、形狀已經(jīng)可以觀察得非常的清楚。
超細(xì)顆粒與其一般粉末比較，現(xiàn)今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一系列奇特的性質(zhì)，如熔點低、化學(xué)活性高、磁性強、熱傳導(dǎo)好、對電磁波的異常吸收等特性。這些性質(zhì)的變化主要是由于“表面效應(yīng)”和“體積效應(yīng)”所引起的。盡管超細(xì)顆粒的有些特性和應(yīng)用尚待進(jìn)一步研究開發(fā)，上述的奇特性質(zhì)已為其廣泛應(yīng)用開辟了美好的前景。
超細(xì)顆粒的粒徑越細(xì)熔點降低越顯著。銀塊的熔點為900℃，其超細(xì)顆粒的熔點可降至100℃以下，可以溶于熱水。金塊的熔點為1064℃，而粒徑為20A的超細(xì)顆粒的熔點僅為327℃。由于熔點降低，就可以在較低的溫度下對金屬、合金或化合物的粉末進(jìn)行燒結(jié)，制得各種機(jī)械部件，不僅節(jié)省能耗，降低制造工藝的難度，更重要的是可以得到性能優(yōu)異的部件。如高熔點材料WC,
SiC, BN,
Si3N4等作為結(jié)構(gòu)材料使用時，其制造工藝需要高溫?zé)Y(jié)，當(dāng)使用超細(xì)顆粒時，就可以在很低的溫度下進(jìn)行，且無需添加劑而獲得高密度燒結(jié)體。這對高性能無機(jī)結(jié)構(gòu)材料開辟更多更廣的應(yīng)用途徑有非常好的現(xiàn)實意義。超細(xì)顆粒的直徑越小，其總比表面積就越大，表面能相應(yīng)增加，具有較高的化學(xué)活性。由此可用于化學(xué)反應(yīng)的高效催化劑，還可以用于火箭固體燃料的助燃添加劑。已有的實踐表明，超細(xì)顆粒的Ni和Cu一Zn合金為主要成份制成的催化劑，在有機(jī)物氫化方面的效率是傳統(tǒng)催化劑的10倍;在固體火箭燃料中，加入不到1%重量的超細(xì)顆粒的鋁粉或鎳粉，每克燃料的燃燒熱
量可增加一倍左右。
磁性強的特性應(yīng)用進(jìn)展最快的是用于磁性材料。利用γ一Fe203、Cr02和金屬超細(xì)顆粒已研制出性能更好的超高密度磁性錄音帶和錄象帶等，其記錄密度為以往的10倍，并具有較好的穩(wěn)定性。現(xiàn)在正在開辟更多的應(yīng)用范圍，如新型液體膠態(tài)磁流體材料、機(jī)械密封、揚聲器等方面。
平常我們所見的金屬及其粉末反射光，呈現(xiàn)出金屬的光澤，然而金屬的超細(xì)顆粒則完全失去光澤，且顆粒越細(xì)，黑色越深。這可能是由于光波完全被吸收的緣故。這一特性除可在太陽能利用中作為光吸收材料外，還可以利用其對紅外線的吸收，用作熱線型檢測器的涂料等。又如超細(xì)顆粒的三氧化二鐵與硬脂酸鋅分散劑一起添加到聚苯乙烯樹脂中制成薄膜，對可見光具有很好的透過性，對紫外光具有很好的吸收性。如果把它添加到塑料中，可制成防紫外光的透明塑料容器，透明度比褐色玻璃好得多。若添加到食品包裝袋中，能保護(hù)食品不受紫外光作用，有效地延長保鮮期。
超細(xì)顆粒正在催化、低溫?zé)Y(jié)、復(fù)合材料、新功能材料、隧道工程、醫(yī)藥及生物工程等方面得到應(yīng)用，并取得了非常令人振奮的結(jié)果。超細(xì)顆粒的研究歷史一般認(rèn)為從1962年算起，實際上，較全面地開發(fā)研究還是從80年代開始的。從總體上來看，應(yīng)該說這項工作還處于研究起始階段，還有許多技術(shù)和理論問題有待于進(jìn)一步探討。難怪有科學(xué)家預(yù)計:超細(xì)顆粒將是21世紀(jì)的新型功能材料。
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