材料學(xué)科發(fā)展概況與制備材料新技術(shù)-wenkub.com
2025-01-06 05:24 本頁面
【正文】 而堿性條件下則容易獲得高交聯(lián)度 （ 3）凝膠化過程 縮聚反應(yīng)形成的聚合物小顆粒逐漸聚集長大形成小粒子簇，后者進(jìn)而相互連接成橫跨整個體系的三維粒子簇連續(xù)固相網(wǎng)絡(luò)，液相則包裹在固相骨架中，失去流動性，由粘彈性的 Newton 體轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂杏|變性的 Bingham 體 （ 4）凝膠的干燥l 濕凝膠裹挾著大量的水和溶劑，干燥過程往往伴隨著很大的體積收縮，易引起開裂l 引起凝膠收縮開裂的應(yīng)力主要來自毛細(xì)管力，后者又源于凝膠骨架中液體的表面張力，因而解決開裂問題可從增強(qiáng)固相骨架和消除液相表面張力兩方面入手l 可消除氣液界面的超臨界干燥是受到推崇的有效方法 （ 5）干凝膠的熱處理l 熱處理是使干凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)榻M成、結(jié)構(gòu)和性能均滿足設(shè)計(jì)要求的無機(jī)材料制品l 熱處理伴隨有較大的體積收縮和氣體釋放，故升溫速率不宜快l 升溫制度將決定制品是晶態(tài)還是非晶態(tài)析晶 區(qū) SolGel技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用 SolGel法的實(shí)質(zhì)是采用介觀層次上性能受到控制的源物質(zhì) (Sol)取代傳統(tǒng)工藝中的生原料，可在材料制備的初期就對其化學(xué)狀態(tài)、幾何構(gòu)型、粒級和均勻性等進(jìn)行控制 （ 1）合成溫度低l 比傳統(tǒng)方法低 400～ 500℃l 可在熔化、析晶或分相溫度以下制備均勻玻璃，使一些含難熔或高溫易分解組分的特殊性能玻璃的制備成為可能l 燒結(jié)溫度的大幅降低，可制備一些用常規(guī)方法難以制備的高溫陶瓷材料 （ 2）制品形式多樣（ 3）特別適于薄膜和纖維制備（ 4）在制備復(fù)合材料、特別是納米 復(fù)合材料方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢（ 5）設(shè)備簡單，工藝靈活，制品純度高教學(xué)要求（ 1） SolGel(水解聚合 )法制備材料的工藝過程（ 2） SolGel技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢 等離子體技術(shù)l 等離子體是一種電離氣體，由離子、電子及中性粒子等組成，為物質(zhì)的一種高能量聚集狀態(tài) (第四態(tài) )l 等離子體中粒子的能量可達(dá)數(shù)十、甚至上千電子伏特(1eV=104K），其常規(guī)加熱手段難以企及的高溫、超高溫狀態(tài)，可使通常條件下不能發(fā)生或速率很慢的化學(xué)反應(yīng)成為可能或瞬間完成，這種熱力學(xué)或動力學(xué)效應(yīng)使等離子體技術(shù)成為材料創(chuàng)新與合成的強(qiáng)有力手段 等離子體的產(chǎn)生l 為獲得等離子體態(tài)，須使氣體電離，而氣體電離是氣態(tài)粒子間相互碰撞的結(jié)果。當(dāng)今制備材料新技術(shù)的主要特點(diǎn)l 利用超高溫、超高壓、超高真空、微重力、強(qiáng)磁場、強(qiáng)輻射、急速冷卻等極端條件l 對材料制備的工藝過程和組織結(jié)構(gòu)實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)控l 溶膠－凝聚技術(shù)l 等離子體技術(shù)l 激光技術(shù) 溶膠－凝膠 (SolGel)技術(shù) 即金屬有機(jī)或無機(jī)化合物 (前驅(qū)物 )經(jīng)溶液 溶膠 凝膠 干燥固化，在溶膠或凝膠狀態(tài)下成型 (纖維、薄膜、塊體 )，再經(jīng)熱處理轉(zhuǎn)化為氧化物或其它化合物固體材料的方法，是應(yīng)用膠體化學(xué)原理制備無機(jī)材料的濕化學(xué)方法，已成為受到普遍重視的無機(jī)材料制備新技術(shù) SolGel工藝方法l 傳統(tǒng)膠體法l 水解聚合法l 絡(luò)合物法方法 特點(diǎn) 前驅(qū)物 凝膠的化學(xué)特征 適用傳統(tǒng)膠體法通過調(diào)節(jié) pH值或加入電解質(zhì)中和顆粒表面電荷，再經(jīng)溶劑蒸發(fā)促使顆粒形成凝膠無機(jī)化合物 1 凝膠中固相成分含量高2 凝膠由稠密顆粒間的分 子間力建立3 凝膠強(qiáng)度低，通常不透明粉體薄膜水解聚合法通過前驅(qū)物的水解和聚合形成溶膠和凝膠金屬醇鹽 1 凝膠由前驅(qū)體水解產(chǎn)生的 無機(jī)聚合物建立2 凝膠與溶膠體積相當(dāng)3 凝膠化進(jìn)程控制時間4 凝膠是透明的薄膜塊體纖維粉體絡(luò)合物法由絡(luò)合反應(yīng)形成具有較大或復(fù)雜配體的絡(luò)合物金屬醇鹽硝酸鹽乙酸鹽1 凝膠由絡(luò)合物通過氫鍵 建立2 凝膠在水中能液化3 凝膠是透明的薄
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