四针状氧化锌(T-ZnO)晶须的研究进展

四针状氧化锌(T-ZnO)晶须是目前发现的唯一具有三维四针状结构的晶须,具有材料增强、抗静电、吸波、抗菌、吸声等特性,是一种非常有发展前途的多功能材料。叙述了T-ZnO晶须的结构特性、制备方法、生长机理,研究应用等,预测了今后T-ZnO的研究方向和工作重点。     

四脚状氧化锌晶须及应用

四脚状氧化锌(T-ZnO)晶须是晶须家族中目前发现的唯一具有规整三维结构的四脚状晶须.本文简述了T-ZnO晶须的发展、结构和特性、制备方法和生长.以及作为高分子基复合材料的增强体的应用.     

四脚状氧化锌晶须及其复合材料

正四脚状氧化锌品须具有特殊的结构,自身以及其增强复合材料有着特殊的性能,本项目组以廉价多孔性物质为催化剂,压缩空气为反应气体,采用高温气相氧化反应制备T-ZnO晶须,其特点是:制备工艺及设备简化,成本大大降低;T-ZnO晶须规整度大大提高(95%);T-ZnO品须的收率大幅提高(95%)。使用本项目生产的T-ZnO晶须制备复合     

以Fe_2O_3为催化剂制备氧化镁晶须EI北大核心CSCD

以镁砂细粉、鳞片石墨及金属铝粉等为原料,采用催化反应原位制备MgO晶须,研究了催化剂和铝粉的用量及热处理温度对MgO晶须生长行为的影响,探讨了MgO晶须的生长机理。结果表明,MgO晶须的最佳生长条件为:催化剂Fe_2O_3的加入量为1%,金属铝粉的用量为3%,热处理温度为1 673 K保温2 h;该条件下所制备MgO晶须的长径比约为10~100,且MgO晶须的生长过程由V–L–S机理控制。     

四角状氧化锌晶须生长助剂的研究

研究了多功能增强剂-四角状氧化锌(T-ZnO)晶须的助生长剂。以锌粉和压缩空气为原料,白炭黑为助生长剂,采用高温气相氧化反应,制备出大而规整的T-ZnO晶须;同时对膨润土、蒙脱土、活性炭、红土等作为助生长剂进行了研究,同样成功地制备出了四角状含量及产率均高的氧化锌晶须。所得晶须任意两角109°,针部长40-50 μm,长径比16～20。研究表明:实验温度、空气流量、助生长剂的种类及配比对晶须的尺寸及规整性都有影响。     

β—SiC晶须的合成及生长机理

以高岭土、超细碳粉为原料,采用碳热还原方法合成出性能良好的β—SiC晶须,并研究了碳粉加入量、烧成温度对β—SiC晶须产率的影响。结果表明,烧成温度1500～1600℃,碳粉加入量4～10％(wt)为较好的晶须合成条件。该方法制备β—SiC晶须的生长机理为“VS”机理。     

一维ZnO晶须的制备与生长机理

以Zn粉为原料,采用气固反应方法制备出两种一维ZnO晶须:ZnO纳米线和ZnO短晶须。用XRD、SEM等分析手段对ZnO晶须的结构和形貌进行研究,并分析了两种ZnO晶须的生长机理。     

氮化硅低温转化合成碳化硅晶须研究

对氮化硅转化法制备碳化硅晶须的反应过程进行了热力学分析;采用氮化硅为硅源,石墨、活性炭和炭黑为碳源,氧化硼作为催化剂,利用氮化硅转化法分别在1500 ℃、1550 ℃、1600 ℃合成碳化硅晶须,通过X射线衍射和扫描电子显微镜分析合成晶须的特征.结果表明:合成反应在1450℃以上可以发生,且随着温度的升高,平衡常数急剧增加,SiC晶须直径变大;以活性炭和炭黑等较高活性的碳源代替石墨可以提高晶须的质量和生成量,通过对晶须合成过程的分析,推测晶须的生长属于螺旋位错生长机理.     

四针状氧化锌晶须的制备

用锌粉氧化的方法，通过控制反应器内的气相过饱和度，可以获得不同尺度的四针状氧化锌晶须（T－ZnOW)。合成出的ZnO的晶须纯度高，晶体结构完整，晶须尺度可控（针长为10-60μm，根部尺寸约为1-6μm）。晶须的生长机理为气－固（VS）机理。     

氢氧化镁晶须的研究和开发进展

从氢氧化镁晶须的特性、生长机理和制备方法3个方面综合评述了氢氧化镁晶须的研究现状和开发进展,并对我国氢氧化镁晶须的未来研究方向作了简单的介绍.     

高岭土催化制备四脚状氧化锌晶须

以锌粉为原料，高岭土为模板型催化剂，研究了锌在高温气相氧化反应条件下的成核、生长最终生长成为四脚状氧化锌晶须(T—ZnOw)的生长习性。通过扫描电镜对晶体形态进行研究，经分析表明模板催化剂的结构及用量对T—ZnOW形态有着影响的显著，并利用其生长习性的特点，制备了大小分布均一且形态规整的T—ZnOW。     

偶联剂对T-ZnO晶须/环氧树脂复合材料的影响

研究了偶联剂KH－560对T－ZnO晶须／环氧树脂复合材料的影响。结果表明：偶联剂KH－560分子一端通过化学键进入环氧树脂的大分子中，另一端与T－ZnO晶须形成较强的氢键，在晶须与基体之间形成有效界面层，起到桥接基体与晶须和吸收能量的作用，有利于T－ZnO晶须起增韧增强作用。偶联剂在晶须表面形成薄层有利于提高材料的拉伸和弯曲强度，而较厚层可形成柔性的缓冲区，有利于吸收应力，提高压缩和冲击性能。     

采用煤矸石为原料合成β-SiAlON晶须及其显微结构研究

以煤矸石和碳黑为主要原料,在1800 K下碳热还原氮化合成了纯度较高、含有大量晶须的β-SiAlON材料.FESEM照片表明β-SiAlON晶须多为细长柱状,直径120～220 nm,长度1.5～5 μm,晶须生长机制由VLS(vapor-liquid-solid)机制和VS(vapor-solid)机制组成.     

成核剂对尼龙66结晶行为和力学性能的影响

分别以四角状氧化锌晶须、蒙脱土和硫酸镁晶须为成核剂,制备了尼龙66的薄膜样品,通过偏光显微镜观察、拉伸性能测试等方法研究了不同成核剂种类和用量对尼龙66结晶行为和力学性能的影响。结果表明,成核剂的添加使尼龙66球晶尺寸变小和结晶度增加,拉伸强度和断裂伸长率增加,其中四角状氧化锌晶须成核剂效果最好。     

T-ZnO/RPUF复合材料力学性能的研究

实验制备了四针状氧化锌（T-ZnO）晶须/硬质聚氨酯泡沫塑料（RPUF）复合材料,研究了复合材料的拉伸性能、压缩性能、冲击性能和阻尼减振性能,并用扫描电子显微镜（SEM）研究了该复合材料的内部形态.结果表明,T-ZnO不能提高复合材料的拉伸性能、压缩性能和冲击性能,但可以提高材料在玻璃态的阻尼性能.     

碳多孔体中碳化硅晶须原位生长条件的实验与模型研究

根据碳化硅晶须生长的特定驱动力要求，通过实验和建立气相传输模型研究了碳多孔体中碳化硅晶须原位生长的条件。模型和实验研究均表明：温度和多孔体表面气相组成对多孔体内的晶须原位生长起决定作用；体内附加反应可以改变晶须生长所要求的温度和表面气相条件。     

碱性条件下钛石膏晶须生长工艺及机理分析

以工业副产钛石膏为原料,氢氧化钙饱和溶液为溶剂,七水硫酸镁为晶型助长剂,采用水热法制备α-半水硫酸钙晶须。研究了碱性环境下反应温度、反应时间、浆料固液比、晶型助长剂用量、体系总体积以及体系pH值对α-半水硫酸钙晶须产率及形貌的影响,分析了晶须的生长机理。结果表明在碱性水热环境中,钛石膏先转变为α-半水硫酸钙,再逐渐依附于既有晶须生长,形成粗大的晶须,在较优的工艺条件下,α-半水硫酸钙晶须产率可达71.6%,晶须表面光滑,长径比为70。     

Carbon nanotubes/SiC whiskers composite prepared by CVD method

Selective growth of carbon nanotubes (CNTs) on silicon carbide (SiC) substrate will create some new applications in composites and electronic devices by combining their mechanical and physical properties. Multi-walled CNTs were successfully grown on SiC whiskers using a conventional xylene–ferrocene chemical vapor deposition process. A thin oxide layer was created on the surface of the SiC whiskers by high-temperature annealing in air before CNT growth. The effect of catalyst morphology and chemistry on the growth of CNTs was analyzed. Our technique may be further applied to the controlled growth of CNTs on any other SiC substrates.