超细粉体的性质,制备及其对工程学科的影响.pdfVIP

维普资讯 第 4卷第 6期 粉 体 技 术 V 4No．2 1聃8年 6月 PowderScienceandTechnology JuneI998 超细粉体的性质、制备及其对 一 张克李良果王洪友 7I2’·f (清华大学化工系 ，北京 100084) 摘要 概要地介绍j超细粉体的性质、制奋方法及在国民经济中的地位以及对粉体工程 学科 的影响 。 关键词 粉体；超细粉体；粉体工程 钊裔 1 概 述 超细粉体是超微粒子的集合体，是指颗粒粒度在几微米以下的粉体材料，包括无机盐、冶 金粉体、染料、填料粉体、信息记录粉体、电子技术粉体、光学粉体、医药粉体、陶瓷粉体等 粉体 工业是一个基础原材料产业，其制备技术在化学工业中具有重要的地位。我国粉体产品的工业 总产值已达500多亿元，粉体工程在我国的国民经济中具有重要地位，已成为改造化工传统产 业，促使高新技术发展的重要基础 。 · 1．1 超细粉体的特殊性质 物质一旦成为超细粒子，其表面电子结构及其晶体结构均发生了变化，产生了块状材料所 不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应等，从而使超微粒子与常规颗粒材料相 比，具有一系 列的优异性质 这些性质使超细粉体作为一种新材料在国民经济各个领域，特别是一些高科技 领域 ，具有广泛的应用前景 。 概括起来超微粒子有如下的一些特征： (1)巨大的比表面积(≥lore。／g)——热和物质的交换膜} (2)薄的均一的介面层(如氧化物被覆膜只有 3～5个原子层)——火箭燃料助剂，如超微 铝粉、镍粉等 ； (3)原子数量级表面，化学活性高——精细、高速反应催化剂 ； (4)在气体、液体、固体内能均匀分散、混合——分散强化剂、均化剂、气溶胶等； (5)链状超微粒子(直径≤30nm，长径比≈2～100)——磁性记录媒体、分子滤波器、电磁 波吸收体、滤色器等； (6)粒子 内电子能级离散——超低温 、远红外材料 、电磁波共鸣器等 ； (7)粒径大小达到固体内电子平均 自由程——特殊传导材料、光电交换材料等； (8)生物体内易于传输——物理疗法材料、药剂等。 超细粉体作为一种新型材料，其功能优劣，对产品的经济效益有着重要影响。超细粉体的 功能不但与其化学组成、物理组成有关，还与超细粉体的 “形态特征”有关。 1．2 超细粉体制备过程的特殊性 对任何一个工业过程，其经济性是决定其存在的基本固素。超细粉体的主要 形“态特征一是 粉体的粒度及粒度分布，它也决定着粉体的整体的表面特征 如TiO：，当其粒度为200nm时可 维普资讯 36 粉 体 硅 术 第 4卷 见光 的遮盖力最佳 ，可作为高档油漆、油墨材料．粒径减小到 10~60nm时，则具有透明性 、强 紫外光的吸收能力，可作为高档化妆品及透明涂料等。又如，粒度为几微米的普通Al：O 市售 价为 1000元／t，而当粒径减小到纳米级时，则为 20万元／t。 除此之外，颗粒表面特征、晶体组成和分布也是重要的 “颗粒形态”特征，它决定着颗粒间 的接触机理和短程作用力．进而决定了颗粒的整体行为 1993年我国进 口3．35万t经表面处 理的超细碳酸钙，出口1．35万 t普通碳酸钙(700元／t)，仅此一项使国家损失外汇达。600万美 元 综上所述，超细粉体的制备过程应以产物的物理状态作为主要的技术指标，这是与传统化 工过程与材料加工过程的重要区别，这也是新兴学科对传统化学工业提出的新的挑战。 2 超细粉体 的制备技术 超细粉体的制造方法大体有两种：一是细分法，一是合成法。前者多采用机械破碎法，如低 温粉碎、气流粉碎、超声波粉