Стабильная мутность, но снижение светопропускания: использование наночастиц Al₂O₃ HIFULL® в керамике
Керамические материалы Благодаря своей превосходной термостойкости, коррозионной стойкости и механическим свойствам, керамика широко используется во многих отраслях промышленности, таких как электронное оборудование, аэрокосмическая промышленность и биомедицина. Керамика изготавливается из порошкового сырья методом формования и высокотемпературного спекания. Традиционная керамика имеет низкую светопроницаемость из-за многочисленных внутренних границ зерен, пор и примесей.
HIFULL® нанооксид алюминияНаночастицы оксида алюминия, синтезированные газофазными методами в виде ультрадисперсного порошка, обладают особыми свойствами, такими как высокая чистота, химическая стабильность и положительный поверхностный заряд. Кроме того, они химически стабильны и очень тверды. При изготовлении керамических материалов наночастицы оксида алюминия могут служить вспомогательным веществом для спекания, ускоряя процесс уплотнения.
Изменение микроструктуры керамики влияет на свойства спекания, оптические и механические свойства, тем самым повышая комплексные эксплуатационные характеристики керамики.
Для дальнейшей проверки влияния добавления наночастиц оксида алюминия HIFULL® на пропускание света и мутность керамики исследователи из компании Hubei Huifu Nanomaterial Co., Ltd. использовали керамику без добавления наночастиц оксида алюминия в качестве контрольных образцов, а также керамику с добавлением наночастиц оксида алюминия в массовых долях 0.5%, 1%, 3% и 5% в качестве экспериментальных образцов. Сравнивая пропускание света и мутность при различных количествах добавления, они стремились выявить оптические эффекты наноматериалов в керамических приложениях.
Технические специалисты HIFULL® провели тестирование коэффициента пропускания. Данные показали, что прозрачность керамических материалов снижается с увеличением содержания наночастиц оксида алюминия. Без добавления наночастиц оксида алюминия коэффициент пропускания керамических материалов составлял около 10%. После добавления 0.5% наночастиц оксида алюминия коэффициент пропускания упал ниже 10%. При дальнейшем увеличении количества добавки конечный коэффициент пропускания непрерывно снижался до 6%.
Очевидно, что без добавления наночастиц оксида алюминия HIFULL® внутренняя микроструктура керамики относительно однородна, с меньшим количеством источников рассеяния, таких как поры и примеси, что приводит к минимальным потерям на рассеяние света, отражающим оптические характеристики в щелочных условиях. При добавлении наночастиц оксида алюминия теоретически должен способствовать спеканию, но на практике он часто образует небольшие агрегаты из-за неравномерного распределения, становясь центрами рассеяния света и, таким образом, незначительно снижая пропускание. Небольшое количество добавки оказывает ограниченное влияние на микроструктуру и прозрачность. Однако при увеличении количества добавки избыточные частицы препятствуют спеканию и уплотнению, что приводит к увеличению пористости, еще большему рассеянию и снижению пропускания.
Затем специалисты провели анализ мутности керамики. Они обнаружили, что мутность оставалась в основном стабильной (95–96%) при различных количествах добавки. Это объясняется химической стабильностью наночастиц оксида алюминия, которая не приводит к значительному увеличению количества примесей, вызывающих сильное рассеяние (таких как вещества с большими различиями в показателях преломления), на границе раздела с керамической матрицей. Более того, размер и распределение агрегатов не сильно изменяют режим рассеяния, поэтому характеристики рассеяния света остаются относительно постоянными, что приводит к отсутствию значительных колебаний мутности. Это свидетельствует о том, что количество добавленного наночастиц оксида алюминия оказывает незначительное влияние на мутность, которая остается стабильной.
Добавление наночастиц оксида алюминия HIFULL® значительно влияет на светопропускание керамики. Более высокие количества добавки приводят к снижению светопропускания, главным образом из-за рассеяния агрегатами и замедления уплотнения. Однако мутность в меньшей степени зависит от количества добавки, оставаясь относительно стабильной благодаря микроструктурным и частицевым характеристикам. Это указывает на то, что контроль количества добавки и диспергируемости наночастиц оксида алюминия является ключевым фактором оптимизации прозрачности керамики.
Подробнее: Влияние осажденного диоксида кремния на улучшение прозрачности керамики
Исследование HIFULL® выявляет закономерности влияния наночастиц оксида алюминия на прозрачность, предоставляя основу для оптимизации процессов получения керамики. В будущем усилия могут быть сосредоточены на технологиях диспергирования наночастиц (таких как модификация поверхности и диспергирование с помощью ультразвука) для уменьшения эффектов агрегации. Кроме того, изучение синергетического эффекта нескольких добавок может еще больше повысить характеристики прозрачной керамики.
С точки зрения промышленной модернизации, высокоэффективная прозрачная керамика может способствовать миниатюризации и повышению эффективности оптических устройств, поддерживая инновации в новых энергетических (например, прозрачная проводящая керамика для фотовольтаики) и биомедицинских (оптические керамические устройства) отраслях.
В качестве важнейшей добавки оптимизация применения наночастиц оксида алюминия HIFULL® будет способствовать процессу индустриализации прозрачной керамики, возрождая традиционные керамические материалы в современных высокотехнологичных областях. Это обеспечивает материальную поддержку для преодоления технических узких мест и достижения высокотехнологичных производственных усовершенствований, воплощая технологическую ценность «инноваций в микро- и наномасштабе для совершения прорывов в материаловедении».
Привет, Клиенты!
Меня зовут Ван, я бизнес-менеджер HIFULL, я работаю в сфере производства пирогенного кремнезема более 10 лет. Не стесняйтесь обращаться ко мне. Я с радостью предоставлю вам лучший сервис и продукцию.
