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超细氧化铝粉体有哪些高端应用领域?
时间:2019-12-19 11:54:54  来源:  作者:

 超细氧化铝粉体是现代工业中不可缺少的重要材料,氧化铝粉体超细微化后,其表面电子结构和晶体结构都发生了变化,产生了宏观物体所不具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应,并具有高强度、高硬度、抗磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘性好、表面积大等优异的特性,目前已在生物陶瓷、精密陶瓷、化工催化剂、稀土三基色荧光粉、集成电路芯片、航空光源器件等方面得到了广泛的应用。

1、陶瓷材料和复合材料

在常规陶瓷添加超细氧化铝粉体可改善陶瓷的韧性,降低烧结温度,由于超细氧化铝粉体的超塑性,解决了低温塑料对其应用范围限制的不足,因此在低温塑性陶瓷中得到了广泛的应用。

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利用超细氧化铝粉体还可以合成新型的具有特殊功能的复合陶瓷材料及铝合金超细复合材料。其中以SiC-Al2O3超细复合材料最为显著,其抗弯强度从单相碳化硅陶瓷300-400MPa提高到1GPa,材料的断裂韧性提高幅度也在40%以上。

超细氧化铝还可作为弥散强化和添加剂,如铸铁研具铸造时以超细氧化铝粉体作为变质形核,耐磨性可提高数倍以上。

2、表面防护层材料

由超细氧化铝粒子组成的新型极薄的透明材料,喷涂在金属、陶瓷、塑料及硬质合金的表面上,可提高表面的硬度、耐腐蚀性和耐磨性,并且具有防污、防尘、防水等功能,可以解决现代工业生产中易磨损部件、易腐蚀管道而间接影响设备使用寿命和加工产品精度等问题。因此可应用于机械、刀具、化工管道等的表面防护。

其中超细氧化铝陶瓷涂层刀具结合了陶瓷材料和硬质合金材料的优点,在拥有与硬质合金材料相近的强韧性能的同时、耐磨性大大提高,能达到未涂层刀具的几倍到几十倍,并且使加工效率显著提高。

3、催化剂及其载体

超细氧化铝孔径分布良好,孔容高、表面积高达60-400m2/g,表面原子配位不全等导致表面有很多失配键、欠氧键,且随着粒径的减小,表面光滑程度变差,形成了凸凹不平的原子台阶,增加了化学反应的接触面,是理想的催化剂或催化剂载体,超细氧化铝粒子负载Co-Mo催化剂的HDS活性高于普通氧化铝负载的Co-Mo催化剂的HDS活性。

催化剂及载体中应用的主要是γ-Al2O3,广泛应用于汽车尾气净化、催化燃烧、加氢脱硫、石油炼制、高分子合成等。

4、生物及医学材料

超细氧化铝生物陶瓷在生理环境中基本上不发生腐蚀,具有良好的结构相容性,新生组织长入多孔陶瓷表面上交连贯通的孔隙,与机体组织之间的结合强度较高,并且有强度高、摩擦系数小、磨损率低等特性。因此在临床上应用比较广泛,已用于制作承力的人工骨、关节修复体、牙根种植体、折骨夹板与内固定器件等,还成功地进行了牙槽脊扩建、颌面骨缺损重建、五官矫形与修复等。

目前,正在重点研究用于人造气管等软组织材料,以及模拟生物肌体功能、人工智能方面的生物陶瓷材料。

5、半导体材料

超细氧化铝粉体具有非常大的表面积及界面,对外界环境湿气十分敏感,环境温度的变化迅速引起表面或界面离子价态和电子输送的变化。在湿度30-80%范围内,超细氧化铝交流阻抗呈线性变化,响应速度快、可靠性高、灵敏度高、抗老化寿命长、抗其它气体的侵蚀和污染、在尘埃烟雾环境中能保持检测精度,是理想的湿敏传感器和湿电温度计材料。

另外,超细氧化铝是常用的基片材料,具有良好的电绝缘性、化学耐久性、耐热性、抗辐射能力强、介电常数高、表面平整均匀、成本低等优势,可用于半导体器件和大规模集成电路的衬底材料,广泛应用微电子、电子和信息产业。

6、光学材料

纳米级的氧化铝可以吸收紫外光,并且在某些波长光的激发下可以产生出与粒子尺寸相关波长的光波。可用作紧凑型荧光灯中荧光粉层的保护涂膜,还可和稀土荧光粉复合制成荧光灯管的发光材料,提高灯管寿命。

超细氧化铝同时也是优良的抗紫外线吸收剂,在紧凑型荧光灯中加入超细γ-Al2O3粉体可降低灯管光衰,提高灯管合格率。

氧化铝颗粒表面包敷一层对身体无害的高聚物也可加入防晒油和化妆品中。

正是由于超细氧化铝粉体与常规颗粒相比具有一系列优异的电、磁、光、力学和化学宏观特性,因此近年来世界各地将制备高纯超细氧化铝粉末作为新材料领域研究的主攻方向之一。

 

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