納米材料三氧化二鋁在氧化鋁陶瓷中的應(yīng)用

【什么是納米材料？】

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸(0.1-100 nm)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個原子緊密排列在一起的尺度。

納米顆粒材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子(nano particle)組成。納米粒子也叫超微顆粒，一般是指尺寸在1～100nm間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，從通常的關(guān)于微觀和宏觀的觀點看，這樣的系統(tǒng)既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，是一種典型的介觀系統(tǒng)，它具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。當(dāng)人們將宏觀物體細(xì)分成超微顆粒（納米級）后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)和大塊固體時相比將會有顯著的不同。

納米技術(shù)的廣義范圍可包括納米材料技術(shù)及納米加工技術(shù)、納米測量技術(shù)、納米應(yīng)用技術(shù)等方面。晶瑞新材料在納米材料領(lǐng)域有這豐富的經(jīng)驗，其中納米材料技術(shù)著重于納米功能性材料的生產(chǎn)（超微粉、鍍膜、納米改性材料等），性能檢測技術(shù)（化學(xué)組成、微結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)、物、化、電、磁、熱及光學(xué)等性能）。納米加工技術(shù)包含精密加工技術(shù)（能量束加工等）及掃描探針技術(shù)。

【納米材料三氧化二鋁在陶瓷中的應(yīng)用】

傳統(tǒng)的陶瓷材料中晶粒不易滑動，材料質(zhì)脆，燒結(jié)溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上運動，因此，納米陶瓷材料具有極高的強(qiáng)度和高韌性以及良好的延展性，這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進(jìn)行冷加工。如果在次高溫下將納米陶瓷顆粒加工成形，然后做表面退火處理**可以使納米材料成為一種表面保持常規(guī)陶瓷材料的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，而內(nèi)部仍具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。

氧化鋁陶瓷（alumina ceramics ）是一種以α-Al2O3（VK-L30）為主晶相的陶瓷材料，由于α-Al2O3具有熔點高，硬度大，耐化學(xué)腐蝕，優(yōu)良的介電性，是氧化鋁各種形態(tài)中**定的晶型，也是自然界中惟一存在的氧化鋁的晶型。

用α-Al2O3（VK-L30）為原料制備的氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)件材料，其機(jī)械性能、高溫性能、介電性能及耐化學(xué)腐蝕性能都是非常優(yōu)異的。

【關(guān)于氧化鋁的添加量】

加入0.5~1%的納米三氧化二鋁(VK-L30)，可以使Al2O3瓷的燒結(jié)溫度降低150~200℃ ，大大節(jié)約能源，并且納米三氧化二鋁不屬于外來雜質(zhì)，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

【關(guān)于納米三氧化二鋁燒結(jié)陶瓷的性能】

(1)機(jī)械強(qiáng)度高。Al2O3瓷燒結(jié)產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度可達(dá)250MPa，熱壓產(chǎn)品可達(dá)500MPa。 Al2O3成分愈純，強(qiáng)度愈高。強(qiáng)度在高溫下可維持到900℃。利用其機(jī)械強(qiáng)度，可以制成裝置瓷和其他機(jī)械構(gòu)件。添加納米氧化鋁燒結(jié)的陶瓷強(qiáng)度提高，不容易斷裂。

(2)電阻率高，電絕緣性能好。常溫電阻率1015Ω·cm，絕緣強(qiáng)度15kV/mm。利用其絕緣性和強(qiáng)度，可以制成基板、管座、火花塞、電路管殼等。

(3)硬度高。莫氏硬度為9，加上優(yōu)良的抗磨損性，廣泛用以制造磨輪、磨料、拉絲模、擠壓模、軸承等。

(4)熔點高，抗腐蝕。熔點2050 ℃，能較好地抗Be、Sr、Ni、Al、V、Ta、Mn、Fe、Co等熔融金屬的侵蝕。對NaOH、玻璃、爐渣的侵蝕也有很高的抵抗能力。因此可用作耐火材料、爐管、玻璃拉絲坩堝、空心球、熱電偶保護(hù)套等。

(5)化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良。許多復(fù)合的硫化物、磷化物、氯化物、氧化物等以及****、硝酸**均不與Al2O3作用。因此Al2O3可以制成坩堝、人體關(guān)節(jié)**、羥基磷灰石涂層多晶氧化鋁陶瓷人工牙齒等。

(6)光學(xué)特性。可以制成透光材料（透光Al2O3瓷），用以制造鈉蒸汽燈管、微波整流罩、紅外窗口、激光振蕩元件等。

(7)離子導(dǎo)電性。用作太陽能電池材料和蓄電池材料。

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