采用高能納米技術(shù)制作的納米材料介紹:納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料,這大約相當(dāng)于10~100個(gè)原子緊密排列在一起的尺度。就熔點(diǎn)來(lái)說(shuō),納米粉末中由于每一粒子組成原子少,表面原子處于不安定狀態(tài),使其表面晶格震動(dòng)的振幅較大,所以具有較高的表面能量,粉碎越精細(xì),材料能量越高。
納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。其中納米粉末開(kāi)發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟,是生產(chǎn)其他三類產(chǎn)品的基礎(chǔ) 我院納米產(chǎn)品分為:納米高能粉,納米鈦粉,納米負(fù)離子粉,納米托瑪琳粉。采用以上專利技術(shù)做出的汗蒸房,負(fù)離子濃度達(dá)到40000個(gè)/立方厘米,蒸房?jī)?nèi)空氣長(zhǎng)久氣清新自然,無(wú)異味。
我院汗蒸房采用高能粉/多功能復(fù)合鈦粉,由我院科研小組研發(fā),由七種粉構(gòu)成,與納米負(fù)離子添加劑均采用高能納米技術(shù),并申請(qǐng)了國(guó)家專利,行業(yè)中高能粉比較單一,且有好多單位采用鐳粉代替,雖有發(fā)熱效能,卻有輻射。普通粉僅僅是電氣石粉和負(fù)離子粉,房間比較燥熱。負(fù)離子粉紅色,粉色的是將負(fù)離子粉和鐳粉混合。
納米材料粉碎過(guò)程
宏觀物體的粉碎機(jī)理是較為復(fù)雜的,難以用一個(gè)理論來(lái)圓滿地解釋,但我們可以通過(guò)晶體的破碎和變形對(duì)固體物料受外力作用被粉碎的機(jī)理作一些了解:在固體材料中,多晶體的定向是不一致的,在載荷作用下這種晶體的塑性變形有些不同于單個(gè)晶體,主要表現(xiàn)在:
在很小的載荷作用下,每個(gè)多晶體的空間單元經(jīng)受彈性變形;
在某種臨界載荷作用下晶體沿滑移面開(kāi)始變形,此變形與力的方向一致或表現(xiàn)為較低的粘附性,但是變形受到其它晶體的遲滯,因而宏觀上仍表現(xiàn)為彈性變形,同時(shí)伴隨著輕微的塑性變形;
進(jìn)一步增大載荷出現(xiàn)永久變形;
在足夠大的應(yīng)力作用下,晶體重新定向。
固體物料經(jīng)粉碎后產(chǎn)生了新的表面,外力所做的功一部分轉(zhuǎn)化為新生表面的表面能,所以粉碎產(chǎn)品粒度越細(xì),新生表面積越大,物料的表面能也就越大,能耗也就越高,團(tuán)聚現(xiàn)象也就越嚴(yán)重。
初始階段,顆粒的相互作用可以忽略,這時(shí),顆粒內(nèi)部晶鍵能的變化為零,物料的粉碎能耗大體與新的表面積成正比;
聚結(jié)階段,顆粒之間產(chǎn)生相互作用,但其作用力比較弱,因此系統(tǒng)的比表面仍然增加,顆粒之間較弱且可逆的聚結(jié)作用雖然對(duì)表面能有所影響,但顆粒內(nèi)部的能變化很小,這時(shí)物粒的粉碎能耗不與新生的比表面積成正比;
團(tuán)聚階段,顆粒之間有較強(qiáng)的相互作用,顆粒內(nèi)新的晶鍵能及比表面都將發(fā)生變化,被磨物料的粒度可能變粗。
當(dāng)物料由大顆粒變?yōu)槌⒓?xì)小顆粒時(shí),物料在受機(jī)械力作用而被粉碎至一定粒度時(shí)(<1μm),自身結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、物理化學(xué)性質(zhì)都要發(fā)生重大變化。主要變化包括:
物料原子結(jié)構(gòu)的重排和重結(jié)晶或形成非晶結(jié)構(gòu)
外來(lái)分子如氣體、水、表面活性劑等在新生成的表面上進(jìn)行化學(xué)和物理反應(yīng);
被粉碎物料的化學(xué)組成變化及顆粒之間的相互作用和化學(xué)反應(yīng);
被粉碎物料物理性能的變化。
當(dāng)顆粒小到一定程度時(shí)因表面積的增大造成氧化加劇,會(huì)發(fā)生自燃爆炸等現(xiàn)象,如石墨達(dá)到40nm時(shí)在室溫(25℃)時(shí)就會(huì)自燃。所以當(dāng)物料在粉碎過(guò)程中應(yīng)加入相應(yīng)的保護(hù)(如氬氣、氮?dú)?、二氧化碳等)防止氧化、自燃等現(xiàn)象發(fā)生。
在超微細(xì)粉碎過(guò)程中,當(dāng)顆粒的粒度小至微米級(jí)后,顆粒的質(zhì)量趨于均勻,缺陷減少,強(qiáng)度和硬度增大,粉碎難度大大增加,同時(shí),因比表面積及表面能顯著增大,顆粒相互團(tuán)聚(形成二次顆粒)明顯增強(qiáng),如不采取一定的工藝措施,這時(shí)粉碎效率將下降并很快達(dá)到“粉碎極限”。
助磨劑能夠顯著提高粉碎作業(yè)效率和降低“粉碎極限”,它包括不同狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài))的有機(jī)和無(wú)機(jī)物。助磨劑的主要目的是提高物料的可磨性,減輕顆粒之間的相互作用(冷焊、團(tuán)聚)和微細(xì)顆粒在磨介上的粘附,提高物料的流動(dòng)性,從而提高產(chǎn)品細(xì)度,降低粉碎極限和單位能耗。
納米技術(shù)正成為各國(guó)科技界所關(guān)注的焦點(diǎn),正如錢(qián)學(xué)森院士所預(yù)言的那樣:"納米左右和納米以下的結(jié)構(gòu)將是下一階段科技發(fā)展的特點(diǎn),會(huì)是一次技術(shù)革命,從而將是21世紀(jì)的又一次產(chǎn)業(yè)革命
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