5-6无机纳米晶须与陶瓷纤维幻灯片.ppt

氮化硼(BN)纤维 BN纤维是一种质地柔软、白色丝光状的多晶无机纤维，是无机耐热的品种之一。有BN复合纤维和纯BN纤维之分。 氮化硼纤维具有优越的绝热和耐高温性能、优良的电绝缘性、耐腐蚀性和介电性能及易编织特性等，还具有防核辐射、防化学腐蚀、防红外线的作用。 用作陶瓷基复合材料的补强剂，可以增加韧性、提高抗热冲击性。已应用于微波窗部件、水平连铸技术中的分离环、通信卫星用电池的隔膜等。 氮化硼(BN)纤维 BN纤维补强的石英已制得导弹防热环形天线窗部件，可满足空间环境的要求，是导弹微波窗材料的首选材料，并已获得应用。 BN纤维补强Si3N4能耐1600℃左右的不锈钢和碳钢的侵蚀，实验证明这种材料可以经受巨大的温差所产生的热冲击。 BN纤维能经受40%的KOH溶液的长期侵蚀，作为碱性电池、高能电池隔膜材料，具有耐高温、耐腐蚀、是一种电池隔膜材料。 同时BN纤维与石墨结构类似，具有高温润滑性，是一种较理想的润滑材料；BN纤维具有吸收中子的能力，并能抵抗紫外线、宇宙线的照射与辐射，可用作防护服材料。 由于BN纤维的化学稳定性，可以制成BN纤维纸、毡等制品，用于化学物质过滤，气体过滤等方面的应用。 氮化硼(BN)纤维 美国是最先研究BN纤维的国家，处于世界领先地位，1966年由金刚砂公司的超热材料研究所首先研究成功BN纤维，1978年研究成功高强度、高模量的BN连续纤维。 中国1976年以B2O3纤维用化学转化方法开展了这方面的研究，系统地进行了提高BN纤维性能的基础研究，找出了高性能BN纤维微观结构的理想模式和提高性能的途径。在1993年获得单丝拉伸强度为800 MPa，弹性模量50 GPa，纤维直径4?6μm，纤维氮含量为96wt％，连续长度大于1 m的BN纤维。 国际上进人20世纪90年代后采用先驱体法制造BN纤维的研究相继出现，它克服了化学转化法在氮化过程中发生复杂的固-气相反应和难以制得均质的高性能BN纤维的缺点，从而可以使所得的纤维力学性能和耐热性能大幅度提高。 目前已获得拉伸强度1000 MPa以上BN纤维可以用作复合材料的增强体。 典型BN纤维的性能 性能 美国 中国定长 BN纤维 定长BN 纤维 连续BN 纤维 高强高模 BN纤维 直径/μm 4?6 5.19 6 4?6 拉伸强度/MPa 350?870 302 830?1400 350?800 弹性模量/GPa 28?84 35.7 210 18?120 密度/g·cm-3 1.4?1.9 1.8 1.8?1.9 1.4?1.8 断裂伸长率/% 2?3 1 - 2?3 PZT压电陶瓷纤维 压电纤维在智能材料和智能结构中的应用越来越广泛。其中，锆钛酸铅(PZT)纤维可以用多种方法制备，如溶胶．凝胶法、挤出法、粘性悬浮液纺丝法等。 压电纤维的应用包括功能复合材料，可用于医疗和声纳传感器。 用PZT溶胶取代有机粘结剂挤压PZT纤维，溶胶在烧结过程中转变为晶相，增加了纤维的密度和纤维中PZT晶相的含量，使纤维的性能有所提高。 羟基磷灰石陶瓷纤维 羟基磷灰石[hydroxyapatite，HA或HAP，Ca10(PO4)6(OH)2]生物陶瓷物理化学组成和人体骨的无机组成非常相似，植入人体后能与骨形成强化学结合，是理想的硬组织替代材料引、。 但HA生物陶瓷自身脆性、低强度、韧性及力学性能缺陷限制了其应用，需要进行增强。 以往分别用聚乙烯和碳纤维短纤维增强的HA生物陶瓷，强度、韧性提高，无毒性，生物相容性好，但缺乏生物活性。 用HA纤维或晶须增强HA生物陶瓷实现了HA材料的自增强，且材料的强度、韧性、生物相容、生物活性等方面比其他纤维具有更佳的优越性。溶胶-凝胶工艺可使陶瓷纤维初坯制备在室温下进行。 羟基磷灰石陶瓷纤维 采用甲壳素(CT)纤维做前驱体制备羟基磷灰石(HA)陶瓷纤维。 首先配制CT纤维的纺丝液，将HA粉体分散在该溶液里，通过溶胶一凝胶法制得HA-CT陶瓷初生纤维，再对初生纤维进行表面裂纹化处理以及一定晶化烧结处理。 通过对烧结后的纤维的表面形貌观察及相关检测。确定可工业化生产生物活性材料增强用HA陶瓷纤维的成型工艺。 以蚕丝纤维为前驱体的生物活性陶瓷纤维 生物材料的增强可考虑利用纤维增强，其关键在于制备有广泛适应性的生物活性纤维。羟基磷灰石的物理化学组成和人体骨的无机组成非常相似，其以良好的生物相容性、生物亲和性及制造成型的灵活性而成为生物活性陶瓷纤维制备的首选原料。 传统的陶瓷纤维制备通常是400-600℃热熔纺丝，但羟基磷灰石粉1200℃时仅出现粉粒固相反应，1300℃时粉粒表面熔融，但仍未形成可流动熔体；溶胶-凝胶工艺可使陶瓷初纤维制备在室温下进行。 以蚕丝纤维为前驱体的生物活性陶瓷纤维 在可供选择纤维中，化学纤维的物理化学性质无法与羟基磷灰石溶胶浆