《纳米材料与技术》全套教学课件.ppt

* 激光表面处理技术 激光表面处理技术在材料表面形成一定厚度的处理层,使材料表面性能发生改变,从而提高零件的耐磨、耐蚀、耐疲劳等一系列性能。激光表面处理技术首先用于黑色金属的处理,并获得广泛应用。近几年来,又应用于有色金属的表面处理，实践证明,激光表面处理技术已因其本身固有的优点而成为发展迅速有前途的表面处理方法。激光表面处理技术主要包括激光淬火(激光相变硬化)、激光退火、激光冲击硬化、激光熔化凝固硬化(激光晶粒细化硬化)、激光上釉(激光非晶化)、激光合金化、激光熔覆和激光气相沉积等技术。 * 根据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义,多孔材料可分为：微孔材料：孔径2nm；介孔材料：孔径介于2nm～50nm；大孔材料：孔径50nm。 介孔材料的分类 1)按照其化学组成介孔材料可分为硅基和非硅基两大类，前者包括硅酸盐和硅铝酸盐，后者主要包括过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等。 2)按照介孔是否有序,介孔材料可分为无定形(无序)介孔材料和有序介孔材料 1、后者主要包括过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等，由于它们一般存在可变价态,展示出硅基介孔材料所不能及的应用前景,但其热稳定性较差,煅烧时容易造成介孔结构塌陷,合成机理也不完善,因此对它的研究不如硅基介孔材料活跃。 2、前者如普通的SiO2气凝胶、微晶玻璃等,孔径范围较大,孔道形状不规则;后者是以表面活性剂形成的超分子结构为模板,利用溶胶-凝胶工艺,通过有机物和无机物之间的界面定向导引作用组装成一类孔径约在1.5nm~30nm,孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料。有序介孔材料作为一种多孔的纳米结构材料被广泛应用作非均相催化剂、各类载体和离子交换剂等,在催、!吸附、分离、传感器以及光、电、磁等许多领域有着潜在的应用价值。 * M41M系列介孔分子筛的的合成将分子筛的孔径从微孔范围扩展到介孔领域，这对于在沸石分子筛中难以完成的大分子催化、吸附与分离等过程具有广阔的应用前景 碱性条件,季胺盐类阳离子表面活性剂,水热稳定性不高 * 这种聚合物模板剂可被应用于更多氧化物如Al2O3、ZrO2、TiO2、WO3等以及它们的复合氧化物介孔材料的合成 合成原料为无机盐，介质为非水溶液，产物的壁较厚，无定型或半晶状态 酸性条件下合成的优点是不需要自生压力，而且可以在较低温度和较短时间内合成出高质量的介孔分子筛，模板剂也可以方便地通过溶剂萃取回收；碱性条件下合成，通常反应物系处于自生压力下，合成温度高，周期长 * 将混合溶液置于反应釜中水热晶化一段时间，过滤、洗涤、干燥，再通过焙烧或萃取除去模板剂得到有序介孔材料 * 十六烷基溴化铵(CTAB) * 液晶模板机理认为：具有双亲水基团的表面活性剂在水中达到一定浓度时形成棒状胶束，并规则排列成所谓“液晶”结构，其憎水基向里，带电的亲水基头部伸向水中，当硅源物质加入时，通过静电作用，硅酸根离子可以和表面活性剂离子结合，并附着在有机表面活性剂胶束的表面，形成在有机圆柱体表面的无机墙，两者在溶液中同时沉淀下来，产物经水洗、干燥、锻烧，除去有机物质，只留下骨架状规则排列的硅酸盐网络，从而形成MCM-41介孔材料。液晶模板机理 合成机理有两种途径： 途径Ⅰ：在加入反应物(如硅酸盐)之前表面活性剂液晶相就已存在，而无机硅酸盐阴离子仅仅是用来平衡这些完全有序化的表面活性剂分子聚集体的电荷; 途径Ⅱ：表面活性剂只是模板剂的一部分，硅酸盐阴离子的存在不仅用来平衡表面活性剂阳离子的电荷，而且参与液晶相的形成和有序化。 * 电荷密度相匹配机理指出了界面上的电荷匹配、无机物种的聚合过程对有机－无机有序介观相形成的影响，并且成功地解释了一些现象 * SLC：硅酸盐液晶 * Huo协同组装机理具有一定的普遍性，能够解释不同的合成体系及其实验结果，并且能在一定程度上指导实验 * * 5、离心注浆成型 等静压成型、超高压成型及橡胶等静压成型都属于干法成型，现在大多数纳米陶瓷都是用干法成型制备的。干压法虽有工艺简单、操作方便、效率高等优点，但缺点也很明显，如模具损耗大、成本高、素坯易因压力不均匀而分层等，因此， 近年来，湿法成型的发展速度很快，出现了如直接凝固注膜成型、凝胶注模成型等新的湿法成型工艺与干法成型相比，湿法成型有很多优点。如可以更有效地控制坯体团聚及杂质的含量，减少坯体的缺陷， 成型各种复杂形状的陶瓷部件等；其缺点：有成型中所需介质过多、双电层状态改变、流变状态改变、素坯密度降低。 离心注浆成型属于湿法成型的一种。该法采用调节PH值等手段，使粉体在液体中均匀分散，然后高速离心使颗粒沉降获得素坯。此法最早用于纳米Y-TZP陶瓷的成型。其做法是将纳米ZrO