【正文】 在這里請接受我誠摯的謝意！ 。在此特別感謝魏曉玲師姐的指導(dǎo)和幫助；感謝實(shí)驗(yàn)室的單世界、夏怡等師兄師姐的指導(dǎo)和幫助。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。 導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。 and Kiics of Electrophoretic Deposition of AL2O3,Ceran,Soc.,1995,(78)。. The Role of the Forces between the Particles in Electodeposition and Other Phenomena.[J]. Soc.,1840,(36) ；180~185. [10] amp。 （ 4） βAl2O3復(fù)合電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨著溫度 的升高而增加 。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第四章 結(jié)論 通過以上的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，在用電泳法 βAl2O3復(fù)合電解質(zhì)制備材料的過程中，三乙醇胺加入量、電泳沉積時(shí)間和電泳沉積電壓、多孔層中硬脂酸鋁的加入量和測電導(dǎo)率時(shí)的加熱溫度這幾個(gè)個(gè)因素影響著整個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行和最終產(chǎn)物的各種性能，通過分析得出結(jié)論如下： （ 1） 三乙醇胺的含量 為 10%時(shí)，懸浮液最穩(wěn)定 。 活化能是指化學(xué)反應(yīng)中，由反應(yīng)物分子到達(dá)活化分子所需的最小能量 ， 化學(xué)反應(yīng)速率 與其活化能的大小密切相關(guān)，活化能越低，反應(yīng)速率越快，因此降低活化能會(huì)有效地促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。相對于致密 層， Na+更容易通過多孔層，從而提高了 βAl2O3復(fù)合電解質(zhì)的電導(dǎo)率。圖 36 所表示的是 βAl2O3復(fù)合電解質(zhì) 的 SEM 圖片 ， 從圖片中可以看出： 可以看出 βAl2O3 復(fù)合電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，致密層和多孔層有明顯的分界線。并且，可以節(jié)約材料和減少環(huán)境污染。 因?yàn)槲乙苽涞?βAl2O3 復(fù)合電解質(zhì)就是希望用多孔層 和致密層形成 復(fù)合結(jié)構(gòu)， 提高固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率。 以下 5 幅圖所表示的是不同硬脂酸鋁含量的多孔層電泳沉積產(chǎn)物的 SEM 圖片： A B C D E 圖 36（ A） 硬脂酸鋁含量 =0%， (B) 硬脂酸鋁含量 =%， (C) 硬脂酸鋁含量 =%，(D)硬脂酸鋁 含量 =%，（ E）硬脂酸鋁含量 =1%。所以，我們可以得出：致密層的聚丙烯酸的含量越少，致密層的致密度就越好，當(dāng)聚丙烯酸的含量為零時(shí)，致密層的致密度非常的好，晶粒的大小比較均勻。 （ c）和(d)圖中，晶粒與晶粒之間存在孔洞，晶粒與晶粒之間的距離比較大，致密層的致密度 比 較差。 以 下 4 幅圖所表示的是不同 聚丙烯南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 酸 含量的 致密層 電泳沉積產(chǎn)物的 SEM 圖片： (a) (b) (c) (d) 圖 35（ a） 聚丙烯酸 含量 =0%， (b) 聚丙烯酸 含量 =%， (c) 聚丙烯酸含量 =5%， (d) 聚丙烯酸含量 =%。 又由圖 34 可 知：當(dāng)場強(qiáng)為 100V/3cm時(shí)，沉積層太薄，當(dāng)場強(qiáng)為 300V/3cm時(shí)，沉積層又太厚，所以沉積場強(qiáng)選擇 200V/，沉積時(shí)間選擇 300S。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 33 所示 ： 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 22 表 33 多孔層電泳動(dòng)力學(xué) 場強(qiáng) V/cm 100V/3cm 200V/3cm 300V/3cm 時(shí)間 /S 厚度 /mm 60 120 180 240 300 360 由以上數(shù)據(jù)我們可以得出圖 34： 50 100 150 200 250 300 350 400100V/3cm200V/3cmThickness / mmTimes/S300V/3cm 圖 34 沉積厚度與沉積時(shí)間和沉積電壓的關(guān)系圖 從圖 34 上可以得出以下兩個(gè)結(jié)論： （ 1）在其它工藝條件不變的情況下，沉積厚度與沉積時(shí)間呈正比關(guān)系； （ 2） 在其它工藝條件不變的情況下，沉積厚度與沉積電壓呈正比關(guān)系。 （ 2）在其它工藝條件不變的情況下，沉積電壓升高，沉積量 ω增加。 從 31 式中可以看到： （ 1）在其它工藝條件不變的情況下，沉積時(shí)間延長，沉積量 ω增大。 多孔層電泳動(dòng)力學(xué) 根據(jù)相關(guān)的理論 ，影響沉積量 ω的因素有懸浮液的濃度 C、沉積電壓 U、沉積時(shí)間 t、陰陽極之間的距離 d、沉積溫度 T 等。 根據(jù)膠體化學(xué)理論可知懸浮液的 Zeta 電位越大，懸浮液就越穩(wěn)定。 因?yàn)?由 圖 32 可知：當(dāng)懸浮液中的三乙醇胺的含量等于 10%時(shí)，懸浮液的 Zeta 電位最大，所以 我們可以得出三乙醇胺的含量等于 10%時(shí)，懸浮液最穩(wěn)定。分子或分散粒子越小， Zeta 電位（正或負(fù)）越高，體系越穩(wěn)定，即溶解或分散可以抵抗聚集。 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 20 懸浮液中三乙醇胺含量不同時(shí)懸浮液的 Zeta 電位如圖 32 所示： 0% 5% 10% 15% 20%304050607080Zeta電位/mVTEA含量 圖 32 不同三乙醇胺含量 致密層 懸浮液 的 Zeta 電位 由 圖 32 可知：當(dāng)懸浮液中的三乙醇胺的含量小于 10%時(shí)，懸浮液的 Zeta電位是隨著三乙醇胺含量的增加而增加，當(dāng)懸浮液中的三乙醇胺的含量大于 10%時(shí)，懸浮液的 Zeta 電位是隨著三乙醇胺含量的增加而減 少，當(dāng)懸浮液中的三乙醇胺的含量等于 10%時(shí)，懸浮液的 Zeta 電位存在最大值。 pH 計(jì)測得 pH 稱為可操作 pH，有別于真實(shí)的 pH 值（質(zhì)子在無水乙醇中的活度的負(fù)對數(shù)） [21]。 懸浮液的 pH 采用玻璃電極的實(shí)驗(yàn)室 pH 計(jì)進(jìn)行測試 。最后用萬用表測得電阻和樣品兩端的電壓值，經(jīng)公式計(jì)算得到樣品的電導(dǎo)率 [21]]： SULU 121000?? (21) 式中， σ：鈉離子 電導(dǎo)率， S/cm L：被測樣品長度， cm U1：樣品電壓， V U2：定值電阻電壓， V S：被測樣品的截面積， cm2 測試所制備的 βAl2O3復(fù)合電解質(zhì)從 250℃ 到 500℃ 的電導(dǎo)率。四探針法是第二章 實(shí)驗(yàn)部分 18 測固體電解質(zhì)電導(dǎo)率的另外一種常用方法，此法操作簡單，設(shè)備簡易，通過將待測樣 品 接 入 交流或直流電路中來實(shí)現(xiàn)。在較高放電倍數(shù)的情況下，可以觀察顆粒的組成。 用掃描電鏡 (SEM)分析產(chǎn)物的表觀形貌 掃描電鏡是觀察樣品形貌最為方便、有效的測試 方法，它是根據(jù)逐點(diǎn)成像的方法，把樣品表面不同特征轉(zhuǎn)換為視頻信號，從而使我們可以直觀地看到樣品表面和顆粒的各種特征。該儀器采用光散射技術(shù)，適用于稀懸浮液的測試。 （ 4） 1粉料 =4g。 （ 2）三乙醇胺 =0. 4g。 （ 4） 1料 =4g。 （ 2）三乙醇胺 =0. 4g。 （ 4） 2粉料 =3g。 （ 2）三乙醇胺 =0. 30g。 （ 4） 2料 =3g。 （ 2）三乙醇胺 =0. 30g。 ，如表 26 所示 ： 表 26 聚丙烯酸對致密層致密性的影響 2料 /g 正戊醇 /ml 三乙醇胺 /g 聚丙烯酸 /g 1 3 50 2 3 50 3 3 50 4 3 50 該方案是研究聚丙烯酸對致密層致密性的影響。 （ 3）正戊醇 =10 ml。 B. 添加三乙醇胺： （ 1）三乙醇胺 = g， g， g， 。 （ 3）正戊 醇 =10 ml。 A. 空白實(shí)驗(yàn)： （ 1）三乙醇胺 =。 （ 3） 2粉料 =。 B. 添加三乙醇胺： （ 1）三乙醇胺 = g， g， g， g。 （ 2）正戊醇 =10 ml。 第二章 實(shí)驗(yàn)部分 14 參數(shù)選擇 ，如表 24 所示： 表 24 三乙醇胺含量對致密層懸浮液穩(wěn) 定性的 影響 2料 /g 正戊醇 /ml 三乙醇胺 /g 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 該方案是研究 三乙醇胺含量對致密層懸浮液穩(wěn)定性的影響。 （ 6） 在空氣干燥后在 1580℃ 條件下燒結(jié)成形 。 （ 4）用超聲清洗器超聲 2h。在致密層燒杯中加入 3g2粉料、 的三乙醇胺和 50 ml 燒的正戊醇。 βAl2O3固體電解質(zhì)樣品的制備 實(shí)驗(yàn)原料和試劑 如表 23 所示： 表 23 βAl2O3固體電解質(zhì)樣品制備的原料和試劑 粉料 /g 正戊醇 /ml 三乙醇胺 /g 硬脂酸鋁 /g 多孔層 3g 1粉料 50 致密層 3g 2粉料 50 實(shí)驗(yàn)步驟 如下 ： （ 1）準(zhǔn)備 2 個(gè) 250ml 的燒杯，分別貼上多孔層、致密層標(biāo)簽。 摻 雜 1%TiO2的 βAl2O3粉料的制備（ 2粉料） 制備 2粉料的配比與制備 βAl2O3粉料的配比基本一致，只是另加入了 1粉料總質(zhì)量 1%的 TiO2。 （ 10）研磨細(xì)后用 100 目的小篩子過篩。 （ 8）在轉(zhuǎn)速為 3200r/min 條件下高能球磨 120 分鐘。 （ 6）在 1200℃ 條件下燒結(jié)。 粉體制備 電泳沉積成型 固含量選擇 電壓選擇 體系選擇 懸浮液制備 （加入造孔劑） 脫模干燥、燒結(jié) Zeta電位 粘度 穩(wěn)定性、防止開裂 添加劑 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 （ 4）烘干后研磨。 （ 2）用行星式球磨機(jī)在轉(zhuǎn)速為 350r/min 的條件下普通球磨 2 小時(shí)。又因?yàn)橐环?Na2CO3 可以 生成一份的 Na2O， ， 所以配制 50gβAl2O3粉料需要加入 Na2CO3粉料 。沉積電壓控制在 100V到 180V之間時(shí)，外涂層的致密程度，厚度和氧化保護(hù)能力都是隨著沉積電壓升高而提高，當(dāng)沉積電壓超過220V時(shí)，復(fù)合涂層中出現(xiàn)裂紋等缺陷，此時(shí)的氧化保護(hù)能力減弱。另外一面，不同尺寸顆粒的堆積本身就會(huì)有不同的沉積致密度， 大小均勻的顆粒的沉積并不能得到較高致密度的涂層，當(dāng)顆粒配級合適 時(shí)，沉積顆粒間空隙較少，涂層不會(huì)開裂 [19]。這是由于懸浮液體系還不是非常穩(wěn)定，隨著時(shí)間的推移，大的顆粒逐漸沉降下來，懸浮顆粒中小顆粒所占的比例逐漸增大，所以不同陳化時(shí)間所得的涂層中含有大顆粒的數(shù)量不一樣。濕法粉碎過程中， 液體分第一章 文獻(xiàn)綜述 10 散介質(zhì)比氣體更有效地減小顆粒之間吸引力， 使新生的顆粒表面立即發(fā)生溶劑化作用，降低其表面能，使顆粒之間的團(tuán)聚力較弱；溶劑分子還能吸入微裂紋中防止新斷鍵的重新愈合，還對裂紋壁產(chǎn)生張力作用， 加速裂紋的傳播， 有利于粉磨效率的提高。如果在研磨初期就按研磨一段時(shí)間之后的最佳加入量加入助磨劑，則過剩的助磨劑會(huì)降低研磨初期的研磨效率；如果研磨初期助磨劑加入量小于研磨一段時(shí)間之后的最佳加入量，則應(yīng)按研磨一段時(shí)間之后再加入適量的助磨劑 [18]?？梢娭┰诠滔啾砻嫘纬蓡螌游剿枰募尤肓侩S顆粒的逐步細(xì)化而逐漸增大。 對于間歇操作的機(jī)械研磨過程， 隨著原料顆粒的逐漸細(xì)化 ( 粒徑逐漸變小 ) ， 比表面逐漸增大， 因而團(tuán)聚作用隨之逐步加強(qiáng)，當(dāng)粉碎與團(tuán)聚之間達(dá)到物理平衡時(shí)，細(xì)化進(jìn)度也就停止了。低于 應(yīng) 該加入量時(shí)不足以在新斷裂表面形成飽和單層吸附，也就不能有效地阻止新生細(xì)顆粒的團(tuán)聚；而高于 應(yīng)該加入量時(shí)，離子型助磨劑形成單 層吸附后剩余部分會(huì)壓縮顆粒表面雙電層， 降低顆粒的靜電斥力，因而有利于顆粒的團(tuán)聚；非離子型助磨劑則可能在顆粒表面形成多層吸附，這就給顆粒助磨劑則可能在顆粒表面形成多層吸附，這就給顆粒包覆了緩沖保護(hù)層，使其難以繼續(xù)破裂變細(xì)。 電泳沉積多層及復(fù)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 EPD 通常與電鍍或金屬電泳沉積結(jié)合以得到金屬 /陶瓷復(fù)合涂層及多層南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 陶瓷及梯度復(fù)合體，最近 Wang 等 [16]通 過 EPD 及反應(yīng)鍵 結(jié) 合過程研制出 了穩(wěn)定的 ZrO2/ 23l??（即 YSZ/ 23l??）涂層。 電泳沉積在功能陶瓷中的應(yīng)用 采用電泳沉積與反應(yīng)燒結(jié)相結(jié)合技術(shù)制備了 ZrO2/ 23l??和 SiC/ 23l??陶瓷復(fù)合涂層。材料的 SEM 照片顯示由于水中電解質(zhì)的原因，陶瓷中有氣孔存在。將摻有 Y2O3 的 t ZrO2壓進(jìn)23l?? (ZrO2 層 2um， 23l??層