采用高能納米技術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成的材料,這大約相當于10~100個原子緊密排列在一起的尺度。就熔點來說,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),使其表面晶格震動的振幅較大,所以具有較高的表面能量,粉碎越精細,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。其中納米粉末開發(fā)時間最長、技術最為成熟,是生產其他三類產品的基礎 我院納米產品分為:納米高能粉,納米鈦粉,納米負離子粉,納米托瑪琳粉。采用以上專利技術做出的汗蒸房,負離子濃度達到40000個/立方厘米,蒸房內空氣長久氣清新自然,無異味。
我院汗蒸房采用高能粉/多功能復合鈦粉,由我院科研小組研發(fā),由七種粉構成,與納米負離子添加劑均采用高能納米技術,并申請了國家專利,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離子粉,房間比較燥熱。負離子粉紅色,粉色的是將負離子粉和鐳粉混合。
納米材料粉碎過程
宏觀物體的粉碎機理是較為復雜的,難以用一個理論來圓滿地解釋,但我們可以通過晶體的破碎和變形對固體物料受外力作用被粉碎的機理作一些了解: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晶體,主要表現在:
在很小的載荷作用下,每個多晶體的空間單元經受彈性變形;
在某種臨界載荷作用下晶體沿滑移面開始變形,此變形與力的方向一致或表現為較低的粘附性,但是變形受到其它晶體的遲滯,因而宏觀上仍表現為彈性變形,同時伴隨著輕微的塑性變形;
進一步增大載荷出現永久變形;
在足夠大的應力作用下,晶體重新定向。
固體物料經粉碎后產生了新的表面,外力所做的功一部分轉化為新生表面的表面能,所以粉碎產品粒度越細,新生表面積越大,物料的表面能也就越大,能耗也就越高,團聚現象也就越嚴重。
初始階段,顆粒的相互作用可以忽略,這時,顆粒內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;
聚結階段,顆粒之間產生相互作用,但其作用力比較弱,因此系統的比表面仍然增加,顆粒之間較弱且可逆的聚結作用雖然對表面能有所影響,但顆粒內部的能變化很小,這時物粒的粉碎能耗不與新生的比表面積成正比;
團聚階段,顆粒之間有較強的相互作用,顆粒內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。
當物料由大顆粒變?yōu)槌⒓毿☆w粒時,物料在受機械力作用而被粉碎至一定粒度時(<1μm),自身結構、化學組成、物理化學性質都要發(fā)生重大變化。主要變化包括:
物料原子結構的重排和重結晶或形成非晶結構
外來分子如氣體、水、表面活性劑等在新生成的表面上進行化學和物理反應;
被粉碎物料的化學組成變化及顆粒之間的相互作用和化學反應;
被粉碎物料物理性能的變化。
當顆粒小到一定程度時因表面積的增大造成氧化加劇,會發(fā)生自燃爆炸等現象,如石墨達到40nm時在室溫(25℃)時就會自燃。所以當物料在粉碎過程中應加入相應的保護(如氬氣、氮氣、二氧化碳等)防止氧化、自燃等現象發(fā)生。
在超微細粉碎過程中,當顆粒的粒度小至微米級后,顆粒的質量趨于均勻,缺陷減少,強度和硬度增大,粉碎難度大大增加,同時,因比表面積及表面能顯著增大,顆粒相互團聚(形成二次顆粒)明顯增強,如不采取一定的工藝措施,這時粉碎效率將下降并很快達到“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))的有機和無機物。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、團聚)和微細顆粒在磨介上的粘附,提高物料的流動性,從而提高產品細度,降低粉碎極限和單位能耗。
納米技術正成為各國科技界所關注的焦點,正如錢學森院士所預言的那樣:"納米左右和納米以下的結構將是下一階段科技發(fā)展的特點,會是一次技術革命,從而將是21世紀的又一次產業(yè)革命
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