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納米復合粉體/殼核納米材料的包覆技術

來源:廣州宏武材料科技有限公司     發布時間:2019-05-24瀏覽量:

粉體包覆改性是伴隨著粉體技術的出現和應用而發展起來的新技術。包覆技術對于提高其分散性能、解決其團聚問題起到了重要作用,另外,還可以改善粉體粒子的活性、光學性質、耐熱性、耐光性、表面色澤等。目前,包覆技術已經發展到對復合粉體進行包覆,將2種或2種以上的粉體顆粒經表面包覆或復合處理后可以得到高性能復合粉體,其具有的復合協同多功能特點,在新型材料的復合和開發方面也起著極其重要的作用,被廣泛應用于軍事、航空、航天、化工、醫藥等領域。

一、復合粉體包覆方法
復合粉體是新型多功能材料,對復合粉體進行包覆改性具有重要意義。復合粉體的包覆主要有2種方式:(1)對復合處理后的粒子進行包覆;(2)對包覆式復合粒子再進行包覆,形成雙層或多層膜。

復合粉體包覆方法主要有機械化學改性、沉積法、溶膠一凝膠法、化學鍍法等。

1、機械化學改性
機械化學改性是借助于強機械攪拌、沖擊、剪切、研磨等作用激活粉體和用于表面包覆的改性劑,并使粉體顆粒與改性劑發生化學作用從而將改性劑包覆在粉體顆粒外表面。其實質是將機械能轉化為化學能,因而稱之為機械化學改性。

機械化學改性法優點是:具有處理時間短(從幾秒到幾分鐘),反應過程容易控制,可連續批量生產等。
缺點是:存在著機械處理過程中無機粒子的晶型被破壞、包覆不均勻等問題。

2、沉積法
沉積法是利用過飽和體系中改性劑有在種子顆粒表面沉積析出的趨勢或大小粒子的吸附作用,從而形成對粉體顆粒包覆的一類方法。沉積法可分為氣相沉積法和液相沉積法。氣相沉積法又可分為化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)。

(1)化學氣相沉積
化學氣相沉積(CVD)對粉體進行包覆,是通過氣相中的化學反應生成改性雜質分子或微核,在顆粒表面沉積或與顆粒表面發生化學鍵合,從而形成均勻致密的薄膜包覆。

化學氣相沉積法優點是:具有多功能性、所得產品的高純性、工藝過程的精密及可調控性。

(2)液相沉淀法
沉淀法包覆改性是利用化學反應并將生成物沉積在顆粒表面形成單層或多層膜,從而實現對顆粒包覆的方法。沉淀法依據沉淀方式的不同,可以分為均勻沉淀法、非均勻彤核法、直接沉淀法、共沉淀法、水解法等。

其工藝過程實質是控制溶液中溶質濃度,使體系既有一定的過飽和度,又不超過臨界飽和濃度(均相成核的界限),從而使溶質以被包覆顆粒為核沉淀析出,形成包覆層??梢酝ㄟ^調節體系溫度、蒸發溶劑等方法來增大體系的過飽和度,也可以加人反應劑與溶液中已有離子生成沉淀,還可以直接加入能與溶劑生成沉淀的物質(如水解法等)。

沉淀法優點是過程可控性好,包覆均勻,特別適合對超細粉體進行無機包覆。
缺點是:要求加入的被包覆粒子的濃度很低,否則易導致團聚。

3、溶膠一凝膠法
溶膠凝膠法是化學和材料領域中的重要制備過程,除用于薄膜、粉體的制備外,還可以對粉體進行包覆。

4、化學鍍法
化學鍍法在陶瓷粉體表面包覆改性方面應用較多,其工藝過程是:首先配制鍍液,而后將被包覆的粉料加入到鍍液中,并不斷攪拌,鍍液中的金屬離子在催化作用下被還原劑還原成金屬粒子沉積在粉體表面上形成覆層,最后將粉料與鍍液分離,再干燥處理。

化學鍍法優點是:工藝較成熟,包覆后粉體鍍層厚度均勻,孔隙率低?;瘜W鍍的關鍵步驟是鍍液的配制,鍍液中穩定劑、絡合物與金屬離子濃度的配比對鍍液的鍍覆能力影響較大。

5、其他方法
除了傳統的固、液、氣相法以外,研究人員還研究開發了其他獨特的方法, 例如應用較廣泛的高能量法和噴霧熱分解法。

(1)高能量法
利用紅外線、紫外線、γ射線、等離子體等對納米粉體進行包覆的方法,統稱高能量法。高能量法常常是利用一些具有活性官能團的物質在高能粒子作用下實現在納米顆粒的表面包覆。

高能量法的優點是:納米復合粉體包覆過程中,對尺寸和形貌控制比較簡單而且同步進行。

(2)噴霧熱分解法
噴霧熱解工藝的原理是將含有所需正離子的幾種鹽類的混合溶液噴成霧狀, 送入加熱至設定溫度的反應室 內,通過反應,生成微細的復合粉體顆粒。在該工藝中,從原料到產品粉末,包括配溶液、噴霧、反應和收集等4個基本環節。

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