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        關(guān)于無(wú)機(jī)功能材料二氧化鋯的應(yīng)用分析

        2021-12-27 23:05:17張雪蓉
        科學(xué)與生活 2021年22期

        摘要:本文立足于當(dāng)前二氧化鋯的應(yīng)用情況簡(jiǎn)略闡述了該課題的研究背景,并從功能材料以及催化劑載體幾方面內(nèi)容著手,對(duì)無(wú)機(jī)功能材料二氧化鋯的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析,旨在為相關(guān)工作人員提供參考。

        關(guān)鍵詞:無(wú)機(jī)功能材料;二氧化鋯;新型陶瓷

        引言

        二氧化鋯當(dāng)前在諸多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用,但結(jié)合其實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn),其在應(yīng)用的過(guò)程中仍面臨一定的爭(zhēng)議和不足,基于此,有必要對(duì)其展開(kāi)更加深層次的探究。

        1研究背景

        近些年來(lái),業(yè)內(nèi)在高純度二氧化鋯晶體方面的制備工藝得到了迅速的發(fā)展,與此同時(shí),相關(guān)工作人員也正處在不斷深入認(rèn)識(shí)二氧化鋯微觀結(jié)構(gòu)的過(guò)程中,積極開(kāi)展對(duì)于其應(yīng)用性能的開(kāi)發(fā)工作,在極大程度上拓寬了二氧化鋯的應(yīng)用領(lǐng)域,使其成為一種具有極為廣闊應(yīng)用前景的高性能新材料。但當(dāng)前業(yè)內(nèi)對(duì)于無(wú)機(jī)功能二氧化鋯的應(yīng)用方面欠缺系統(tǒng)化的研究,所以,應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于其在新材料領(lǐng)域應(yīng)用方面的重視。

        2無(wú)機(jī)功能材料二氧化鋯的實(shí)踐應(yīng)用分析

        二氧化鋯和其復(fù)合材料在面臨條件不同的情況下將會(huì)在增韌性以及半導(dǎo)體性等方面展現(xiàn)出其獨(dú)特的性能,我國(guó)在80年代之后在電子和新材料工業(yè)等諸多領(lǐng)域都得到了一定的程度的發(fā)展,二氧化鋯不再只能作為耐火材料而存在,并且在功能陶瓷等多方面都實(shí)現(xiàn)了迅速推廣應(yīng)用,這些陶瓷材料都是應(yīng)用在核工業(yè)、航空、航天以及電子等多領(lǐng)域中應(yīng)用的基礎(chǔ)性材料,在高新技術(shù)領(lǐng)域中有著極為突出的作用。以某火箭為例,其中有80%的零部件都是采用特種陶瓷材料所制造的,而對(duì)于一臺(tái)彩電接收機(jī)來(lái)說(shuō),其中有75%的元件均使用新型陶瓷材料制造,而傳感器本身的性能將會(huì)在極大程度上對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的靈敏度、精確度以及調(diào)節(jié)范圍等相關(guān)指標(biāo)造成影響,制造傳感器的性能則同功能陶瓷材料息息相關(guān)。由此可見(jiàn),無(wú)論是在新材料工業(yè)還是在電子工業(yè)的發(fā)展過(guò)程中二氧化鋯都有著至關(guān)重要的作用,并且從目前來(lái)看,其在醫(yī)學(xué)、玻璃、化工以及冶金等多個(gè)領(lǐng)域中也開(kāi)始有了廣泛的應(yīng)用,整體來(lái)看有著極為廣闊的發(fā)展前景。

        2.1功能材料

        陶瓷材料本身有著較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),具體包括硬度高、較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性以及耐高溫等等,但與此同時(shí),其在應(yīng)用的過(guò)程中還面臨一定的局限性,最關(guān)鍵的便在于陶瓷的脆性,為了能夠有效突破其在脆性方面的限制,需要對(duì)其展開(kāi)深入的研究和探索。

        2.1.1功能陶瓷

        二氧化鋯在功能陶瓷中能夠得到有效應(yīng)用,其最主要的便是聲音傳感器方面,可以在診斷儀、超聲波擦傷、潛艇聲吶以及超聲波遙控等方面產(chǎn)生較高的應(yīng)用價(jià)值,然后便是在壓力傳感器方面,大多可以在電子血壓表、拾音器以及應(yīng)變儀中達(dá)到一定的應(yīng)用效果,此外,還包括溫度傳感器或者是氣體傳感器等多個(gè)領(lǐng)域等等。對(duì)于高性能精密陶瓷材料的制備來(lái)說(shuō),其對(duì)于原料分布的粒度均勻性有著較高的要求,與此同時(shí),其還應(yīng)當(dāng)有著形貌一致、納米化以及無(wú)硬團(tuán)聚等特點(diǎn)。陶瓷粉體的致密化速率需要能夠同顆粒粒徑的4次方之間成反比,在顆粒粒徑細(xì)化程度加深的過(guò)程中,其致密化的程度也會(huì)產(chǎn)生一定的提升,所以便會(huì)導(dǎo)致其燒結(jié)溫度得到大幅降低。所以使得精密陶瓷對(duì)于更多的納米材料有著較大的需求,相關(guān)研究人員基于CTAB/正己醇/水/鹽反膠團(tuán)體系對(duì)含Y2O3摩爾分?jǐn)?shù)3%的二氧化鋯超細(xì)粉體進(jìn)行了制備。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,CTAB/正己醇/水/鹽反膠團(tuán)體系整體能夠呈現(xiàn)出相對(duì)較大的熔巖量,并且有著較強(qiáng)的膠束微觀結(jié)構(gòu),最終所得到的粉末大多以球形的形狀呈現(xiàn),不存在硬團(tuán)聚,與此同時(shí),其粒徑大多在30納米左右。還有部分研究人員通過(guò)對(duì)于共沉淀-煅燒法的應(yīng)用對(duì)CeO2-Y2O3-ZrO2陶瓷粉末進(jìn)行制備。具體的工藝應(yīng)用是先對(duì)CeO2、Y2O3、ZrO2進(jìn)行分別溶解,接下來(lái)再將三種溶液有效混合起來(lái),將其逐漸注入到盛有氨水的容器當(dāng)中,進(jìn)而獲得相應(yīng)的白色沉淀,針對(duì)沉淀展開(kāi)洗滌過(guò)濾工作,在完成煅燒之后便可以將其自然冷卻,進(jìn)而獲得相應(yīng)的陶瓷粉末[1]。

        2.1.2結(jié)構(gòu)陶瓷

        二氧化鋯本身有著極高的硬度,相對(duì)于電熔Al2O3來(lái)說(shuō),其在抗破碎性以及耐磨性方面大都有著較高的性能,所以大多能夠在對(duì)于切削工具、高溫?cái)D壓膜、拉絲模、整形模以及冷成形工具等的制作上得到良好的應(yīng)用。此外,二氧化鋯還能夠應(yīng)用在管道、閥門(mén)以及密封圈等構(gòu)件的制作上,其所制作出來(lái)的產(chǎn)品在冶金以及化工等領(lǐng)域應(yīng)用前景極為廣闊。與此同時(shí),由于其有著較強(qiáng)的耐腐蝕性、輕度和耐高溫等特性,所以同樣能夠用于汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)與噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等構(gòu)件的制作上。

        2.2催化劑載體

        除了特種陶瓷以外,二氧化鋯還能夠作為催化劑載體,其在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中,能夠在其表面實(shí)現(xiàn)對(duì)于催化劑的分散,這樣一來(lái)既能夠在原有的基礎(chǔ)上對(duì)催化劑表面積進(jìn)行增加,還能夠切實(shí)展現(xiàn)出二氧化鋯本身所有的酸堿性質(zhì),達(dá)到促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行的效果[2]。對(duì)于殘殺威和農(nóng)藥呋喃丹來(lái)說(shuō),鄰苯二酚是其重要原料的中間體,能夠在香料涂料、醫(yī)療以及照相等工業(yè)部門(mén)得到有效應(yīng)用,從目前來(lái)看,部分先進(jìn)國(guó)家基本上是使用過(guò)氧化氫苯酚羥基化的方法對(duì)鄰苯二酚進(jìn)行生產(chǎn),但一般來(lái)說(shuō),其選擇性相對(duì)較低,最高也只能達(dá)到50%左右。相關(guān)研究人員在二氧化鋯中進(jìn)行了鑭、釹的添加,并將其作為催化劑,在苯酚和過(guò)氧化氫反應(yīng)的過(guò)程中形成了鄰苯二酚,相關(guān)調(diào)查研究表明,其催化劑的選擇性以及活動(dòng)都有所提升。部分研究者通過(guò)使用浸漬法展開(kāi)了一系列的試驗(yàn)。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,鐵負(fù)載量的大小在極大程度上會(huì)對(duì)Fe2O3/ZrO2催化劑的F-T反應(yīng)催化性能造成嚴(yán)重影響。當(dāng)處在鐵負(fù)載量適當(dāng)?shù)那闆r下,F(xiàn)e2O3/ZrO2催化劑將會(huì)在具有良好催化活性的基礎(chǔ)上還能夠達(dá)到高選擇性地生成低碳烯烴的效果,與其它的催化劑相比其在應(yīng)用的過(guò)程中呈現(xiàn)出一定的特殊性,具體來(lái)看,其反應(yīng)所得到的產(chǎn)物分布并不會(huì)完全符合Schule-Flory分布規(guī)律,可以產(chǎn)生更多的低碳烯烴。

        結(jié)論

        綜上所述,積極開(kāi)展對(duì)于無(wú)機(jī)功能材料二氧化鋯的研究,能夠?yàn)槠浜罄m(xù)的高質(zhì)量應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),對(duì)于我國(guó)各相關(guān)領(lǐng)域整體的發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。因此,相關(guān)研究人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于該方面內(nèi)容的重視,強(qiáng)化開(kāi)展對(duì)于二氧化鋯應(yīng)用情況的探究,并在不斷實(shí)踐的過(guò)程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),積極探索更加科學(xué)的應(yīng)用方式,助力二氧化鋯在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用效果的提升。

        參考文獻(xiàn)

        [1]徐漢卿,樊未軍,張榮春,等.釔穩(wěn)定二氧化鋯火焰?zhèn)鞲衅鞯撵o態(tài)響應(yīng)特性[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2020,46(3):524-531.

        [2]朱杰,李文慧,劉邦薦,等.高比表面積二氧化鋯的合成及其催化應(yīng)用[J].化工進(jìn)展,2019,38(1):315-323.

        作者簡(jiǎn)介

        張雪蓉(1999—),女,漢族,籍貫:內(nèi)蒙古托克托縣,單位:內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院。

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