二氧化硅修饰纳米氧化锆陶瓷材料的制备及性能

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二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶

二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶

二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶都是纳米材料,具有独特的纳米多孔网络结构。

它们在不同的领域具有广泛的应用前景。

1. 二氧化硅气凝胶:二氧化硅气凝胶(SiO2气凝胶)是一种以纳米二氧化硅颗粒相互聚集构成的纳米多孔网络结构材料。

它们具有低密度、高比表面积、良好的隔热性、隔音性、非线性光学性质、过滤与催化性质等特点。

二氧化硅气凝胶的主要制备方法是通过溶胶凝胶法制备SiO2凝胶,然后干燥得到气凝胶。

溶胶凝胶法制备的二氧化硅气凝胶受到制备条件(如水量、温度)的影响,其性能会有所不同。

二氧化硅气凝胶广泛应用于建筑、电子、环保等领域。

2. 氧化铝气凝胶:氧化铝气凝胶(Al2O3气凝胶)是一种以纳米氧化铝颗粒相互聚集构成的纳米多孔网络结构材料。

它们具有高强度、高硬度、高热稳定性、良好的电绝缘性等特点。

氧化铝气凝胶的主要制备方法是通过溶胶凝胶法制备Al2O3凝胶,然后干燥得到气凝胶。

氧化铝气凝胶广泛应用于航空航天、汽车、电子、化工等领域。

3. 氧化锆气凝胶:氧化锆气凝胶(ZrO2气凝胶)是一种以纳米氧化锆颗粒相互聚集构成的纳米多孔网络结构材料。

它们具有高强度、高硬度、高热稳定性、良好的化学稳定性等特点。

氧化锆气凝胶的主要制备方法是通过溶胶凝胶法制备ZrO2凝胶,然后干燥得到气凝胶。

氧化锆气凝胶广泛应用于航空航天、陶瓷、电子、医疗等领域。

4. 碳气凝胶:碳气凝胶(C气凝胶)是一种以纳米碳颗粒相互聚集构成的纳米多孔网络结构材料。

它们具有高比表面积、高孔容、良好的导电性、热稳定性、化学稳定性等特点。

碳气凝胶的主要制备方法是通过溶胶凝胶法制备C凝胶,然后干燥得到气凝胶。

碳气凝胶广泛应用于能源、环保、化工、催化等领域。

总之,二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶都具有独特的性能和广泛的应用前景,这些性能和应用领域随着制备条件和应用需求的不同而有所差异。

二氧化锆陶瓷的制备及性能分析

二氧化锆陶瓷的制备及性能分析

二氧化锆陶瓷的制备及性能分析二氧化锆陶瓷(ZrO2)是一种重要的结构材料,具有高温稳定性、优异的机械性能和优良的化学稳定性,因此在许多应用领域具有广泛的应用前景,如热障涂层、高温结构材料、生物医学材料等。

本文将介绍二氧化锆陶瓷的制备方法以及其性能分析。

二氧化锆陶瓷的制备方法主要包括固相反应法、水热法和溶胶-凝胶法等。

固相反应法是最常用的方法之一,其步骤主要包括将适当比例的锆粉和稳定剂混合、研磨混合均匀之后,在高温(约1300-1600℃)下烧结获得锆粉颗粒之间的结合,形成致密的二氧化锆陶瓷。

水热法则是通过在高温高压的水环境下,将锆盐溶解于水中,经过一系列的化学反应形成二氧化锆的纳米粒子,并在特定的条件下,通过后续的热处理制备得到二氧化锆陶瓷。

溶胶-凝胶法是一种常用的制备纳米颗粒的方法,通过将锆酸醋酸盐等无机盐溶解于溶剂中,得到溶胶,然后通过控制其凝胶过程形成凝胶,最后经过热处理获得二氧化锆陶瓷。

二氧化锆陶瓷的性能分析主要包括物理性能、力学性能和化学性能等。

物理性能主要包括晶体结构和晶型、晶粒大小和分布、密度等。

力学性能主要包括抗压强度、弹性模量和硬度等。

化学性能主要包括化学稳定性和生物相容性等。

在物理性能方面,二氧化锆陶瓷具有良好的热稳定性和机械稳定性,其晶体结构为立方相或四方相,晶粒通常在纳米级别,有利于提高材料的力学性能和化学稳定性。

在力学性能方面,二氧化锆陶瓷具有高抗压强度和硬度,其抗压强度通常在1000-2000MPa之间,硬度在8-12GPa之间。

这使得它适用于各种高强度和高温环境下的应用。

在化学性能方面,二氧化锆陶瓷具有较好的化学稳定性和生物相容性,能够在酸碱环境和生物体内保持稳定。

这使得它在生物医学领域有着广泛的应用,如人工关节、骨修复材料等。

综上所述,二氧化锆陶瓷具有优异的物理性能、力学性能和化学性能,制备方法多样,可以通过调控工艺参数和添加适宜的添加剂来改善其性能。

随着科学技术的进步,二氧化锆陶瓷在材料科学和工程领域的应用前景将更加广阔。

氧化锆陶瓷的制备及性能测试实验方案

氧化锆陶瓷的制备及性能测试实验方案

氧化锆陶瓷的制备及性能测试实验方案1.实验原理氧化锆陶瓷是先进陶瓷的一种,具有硬度大、强度高、耐磨性好的优越特点,已广泛运用于国民经济的多个领域,是陶瓷研究中的热点。

在常压下纯ZrO2共有三种晶态:单斜氧化锆(m-ZrO2)、四方氧化锆(t-ZrO2)和立方氧化锆(c-ZrO2),三种晶型存在于不同的温度范围,并可以相互转化。

为了使氧化锆陶瓷具有更加优良的性能,使晶型在一定温度保持稳定,常常需要添加不同类型的稳定剂。

本次实验添加的稳定剂为氧化钇(Y2O3),含量为3 mol %(5.3 wt %),增加氧化锆陶瓷的韧性。

由于氧化锆陶瓷的烧结温度较高,我们可以添加一定的氧化剂,与ZrO2形成固溶体或添加剂参与颗粒的重排,来降低氧化锆陶瓷的烧结温度,同时在烧结过程有利于颗粒生长的细化,改变陶瓷微观结构,使氧化锆陶瓷具有更好的综合性能。

2.实验药品:氧化锆、氧化钇、氧化锌、氧化钙、氧化镁、氧化铝、聚乙烯醇等。

3.主要实验设备:电子天平、球磨机、干燥箱、干压成型机、高温烧结炉、XRD分析仪、分析天平、洛氏硬度计、材料试验机等。

4.实验内容(1)配料:用电子天平称取粉末氧化锆451.0克(90.2 wt %)、氧化钇26.5克(5.3 wt %)、氧化锌5.0克(1.0 wt %)、氧化钙5.0克(1.0 wt %)、氧化镁5.0克(1.0 wt %)、氧化铝2.5克(0.5 wt %)、聚乙烯醇5.0克(1.0 wt %)。

(2)混合:把原料加入球磨罐,按料:球:水=1:2:0.8的比例往球磨罐中加入磨球1000克、水400克,盖好球磨罐塞子。

(3)球磨:把球磨罐放在球磨机上球磨12h。

(4)干燥:把球磨好的原料放在100°C干燥箱中干燥6h。

(5)过筛造粒:将干燥好的原料过筛并进行造粒。

(6)干压成型:在成型机中于一定压力下压制成坯体,得到多个同种形状的陶瓷坯体。

(7)烧结:把陶瓷坯体放在高温炉中进行常压烧结,在1350°C温度下保温2h,升温速率10°C/min。

牙科氧化锆纳米复合陶瓷的制备及性能研究

牙科氧化锆纳米复合陶瓷的制备及性能研究

陶瓷作为一种具有优良特性的口腔修复材料,随着时间的推移,陶瓷制品如热压铸陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等陆续问世。

为克服陶瓷材料的易碎性,一般采用纤维增韧、晶须和晶粒韧化、相变增韧等工艺。

最近几年,随着纳米技术的发展,国外学者发现将纳米级颗粒引入微米级陶瓷基体中,能起到很好地强化补韧作用。

牙科氧化锆是一种以氧化锆为主的牙科材料,它具有较好的机械性能。

它可以通过不同方式与多种类型的陶瓷基体进行复合。

陶瓷基体是由陶瓷基质、氧化锆和金属氧化物等材料在一定温度下经混合反应而形成的多孔结构材料。

因此,其具有良好的综合性能,如耐磨性、力学性能、机械强度等。

而在一定条件下,可以通过降低陶瓷基材与氧化Ze 之间的反应活性、降低氧化锆浓度以及对氧化锆相容性等方法来达到对其进行复合改性研究。

然而,由于牙科氧化锆与传统瓷片相比具有低密度和高硬度及抗磨性等特性,因此其对复合陶瓷基质形成也提出了更多要求。

鉴于这种情况,本文在牙科氧化锆与陶瓷基体之间引入了一些其他材料可以起到良好的复合改性作用并且解决了其不足之处,如提高陶瓷基体内形成化学稳定层所需的各种元素和微量元素。

由于氧化锆在较高的硬度和耐磨性方面的优良性能,使其被广泛应用于陶瓷工业。

然而,由于纳米复合陶瓷本身材料组成和结构不够均匀,因此在处理过程中需要对表面活性进行改性设计。

Zhou 等以ZrO 2为活性原料,通过热还原、酸还原和水热法合成了单粒子多孔纳米复合陶瓷。

在进行此制备时,可以将TiO 2热还原为二氧化锆和Ru 纳米颗粒;然后将氧化锆酸洗并以酸清洗过的TiO 2颗粒磨成细粉以进行水热法制备多孔纳米氧化锆粒子,然后再用pH 值=6和pH=7的氢氧溶液浸酸以制得多孔二氧化锆基复合材料。

Ming 等将ZrO 2和二氧化锆混合作为原料和酸洗处理而制得单层ZrO 2、二氧化锆基复合陶瓷,结果表明制备过程中加入酸洗过程可以有效地减少单层复合陶瓷中CrO2与CrO 3的量,并降低MgO –二氧化锆复合件的硬度。

sio2纳米材料的制备方法及优缺点

sio2纳米材料的制备方法及优缺点

sio2纳米材料的制备方法及优缺点二氧化硅(SiO2)纳米材料的制备方法有多种,包括物理法、化学法、沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法等。

1. 物理法:此方法主要利用高能球磨机或超声气流粉碎机对SiO2聚集体进行多级粉碎,最终获得产品。

优点在于生产工艺简单、生产量大、生产过程易于控制。

然而,物理法对原料要求较高,且随着粒度减小,颗粒因表面能增大而团聚,难以进一步缩小粉体颗粒粒径。

2. 化学法:包括气相法、沉淀法、溶胶-凝胶法、离子体交换法和微乳液法等。

其中,气相法以四氯化硅等为原料,通过高温或紫外线照射等方法使原料气化并发生化学反应生成SiO2纳米颗粒。

优点在于粒度均匀、粒径小且成球形,产品纯度高,表面羟基少。

缺点在于所用设备要求较高,所用原料贵,成品价格高。

3. 沉淀法:以硅酸钠和无机酸为原料,通过调节溶液的pH值使硅酸盐离子发生沉淀,再经过滤、干燥和热处理等步骤得到SiO2纳米颗粒。

优点在于工艺简单、原料来源广泛。

缺点在于难以控制粒径大小和形状,产物的分散性也较差。

4. 溶胶凝胶法:以硅酸酯为原料,通过水解和聚合反应形成透明的溶胶,再经过浓缩、陈化、干燥和热处理等步骤得到SiO2纳米颗粒。

优点在于可控制颗粒大小和形状,产物纯度高。

缺点在于生产过程中需要使用大量有机溶剂,且反应条件较为苛刻。

5. 微乳液法:利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成微乳液,在微乳液的油相中通过控制反应条件制备出SiO2纳米颗粒。

优点在于可控制颗粒大小和形状,产物纯度高。

缺点在于需要使用大量有机溶剂,且制备过程较为复杂。

以上是二氧化硅(SiO2)纳米材料的几种制备方法及优缺点,可以根据实际需求选择合适的方法进行制备。

纳米氧化锆的制备及其应用

纳米氧化锆的制备及其应用

纳米氧化锆的制备及其应用纳米氧化锆,是一种新型的无机材料,由于其优异的物理性质和化学性质,被广泛应用于领域。

一、纳米氧化锆的制备方法1. 热处理法:该方法是将锆盐溶于水中,然后加热至奈米级氧化物。

热处理法具有简单、效率高、方便的优点,但在一定程度上,过高的温度会导致纳米氧化锆的粒度增大。

2. 水热法:将锆盐和水混合物进行高温、高压水热反应,可以得到纳米氧化锆。

该方法具有反应时间短、操作简单的特点,是一种优良的制备方法。

3. 溶胶-凝胶法:溶胶-凝胶法主要是将金属盐和水混合,形成溶胶,然后通过加热或干燥,形成凝胶,最终制备出纳米氧化锆。

此方法精度高,但操作复杂。

二、纳米氧化锆的应用1. 催化剂:由于其高比表面积和优异的催化活性,纳米氧化锆被广泛应用于多种催化反应中。

比如:环氧化反应、氧化还原反应、酸碱催化等。

2. 电子学领域:纳米氧化锆在电子学领域的应用非常广泛。

比如:制备氧化锆薄膜可以用于电容器、电声元件、光尺电极和太阳电池等领域。

3. 生物医学领域:纳米氧化锆在医学中的应用越来越广泛,如制备新型纳米药物、制备生物传感器等。

4. 涂层材料:纳米氧化锆作为涂层材料,由于其高硬度和耐磨损性,可应用于航空、汽车、电子等领域。

5. 纳米氧化锆超级电容器:将纳米氧化锆导入超级电容器中,可以大幅度提高其存储能力和功率,极大地扩展了超级电容器的应用范围。

三、纳米氧化锆的未来展望随着技术的不断发展和研究的深入,纳米氧化锆越来越多地应用于各种领域中。

未来,纳米氧化锆制备技术将会得到更好的改进和发展,纳米氧化锆的高性能和多功能将使其应用范围得到极大的扩大。

总之,纳米氧化锆制备方法千差万别,应用范围广泛,未来的研究和发展前景广阔,相信随着技术的发展和研究的深入,纳米氧化锆将在更多的领域得到广泛的应用。

二氧化锆陶瓷的制备及性能分析

二氧化锆陶瓷的制备及性能分析

二氧化锆陶瓷的制备及性能分析特种陶瓷综合论文院(部、中心)材料科学与工程学院姓名 x x x 学号 xxx 专业材料科学与工程班级 xx课程名称特种陶瓷材料综合论文设计题目名称氧化锆陶瓷的制备及性能分析起止时间成绩指导教师xxx大学教务处制目录一、氧化锆的基本性质及应用 (3)1.1氧化锆的基本性质 (3)1.2氧化锆的应用 (3)二、氧化锆粉料的制备 (4)2.1常用微粉 (4)2.2 超细粉制备 (4)三、氧化锆陶瓷的成型 (6)3.1 热压铸成型 (6)3.2 干压成型 (6)3.3 等静压成型 (8)3.4注浆成型 (8)3.5流延成型 (8)3.6凝胶注模成型 (9)四、氧化锆陶瓷的烧结 (9)4.1 真空烧结炉 (10)4.2实验室烧结炉............................ 错误!未定义书签。

五、氧化锆陶瓷的性能测试 (1)5.1体积密度、吸水率和气孔率的测定 (1)5.2 抗压强度的测定 (2)5.3 三点抗弯强度 (2)5.4 SEM 测试分析 (2)一、氧化锆的基本性质及应用1.1氧化锆的基本性质 氧化锆是自然界中以斜锆石存在的一种矿物,是一种耐高温、耐磨损、耐腐蚀的无机非金属材料。

它的熔点高达2700摄氏度。

白色重质无定形粉末,无臭、无味。

溶于2份硫酸和1份水的混合液中,微溶于盐酸和硝酸,慢溶于氢氟酸,几乎不溶于水。

有刺激性。

相对密度5.85。

熔点 2680℃。

沸点4300℃。

硬度次于金刚石[1]。

能带间隙大约为5-7eV 。

一般常含有少量的氧化铪。

化学性质不活泼,且高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质,使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂。

纯的ZrO 2在常压下共有三种晶型:从低温到高温一次为单斜相、四方相、和立方相。

氧化锆晶型转变如下:[2] 221170℃2370℃t 2950℃m ZrO ZrO c ZrO --- 1.2氧化锆的应用主要用于压电陶瓷制品、日用陶瓷、耐火材料及贵重金属熔炼用的锆砖、锆管、坩埚等。

二氧化硅陶瓷材料

二氧化硅陶瓷材料

二氧化硅陶瓷材料是一种重要的陶瓷材料,具有优异的机械性能、耐高温、耐腐蚀等特性,被广泛应用于工业、航天、医疗等领域。

二氧化硅陶瓷材料的组成主要成分为二氧化硅,此外还可能含有少量的氧化铝、氧化镁等杂质。

这种材料具有很高的硬度,可以用来制作耐磨材料,如轴承、密封环等。

同时,二氧化硅陶瓷材料具有很好的热稳定性,可以在高温下保持其原有的物理性质,因此也被广泛应用于高温环境下。

二氧化硅陶瓷材料的制备过程包括原料的制备、成型、烧结等步骤。

首先,根据配方要求将各种原料进行混合、破碎、过筛等处理,得到符合要求的颗粒度。

然后,根据需要将原料制成所需的形状,如块体、颗粒、纤维等。

最后,将成型后的样品在高温下进行烧结,使样品中的原子键合在一起,形成具有高强度和高韧性的二氧化硅陶瓷材料。

在应用方面,二氧化硅陶瓷材料可以用于制造各种耐磨、耐高温、耐腐蚀的零部件,如轴承、密封环、刀具、火箭发动机部件等。

此外,二氧化硅陶瓷材料还可以用作复合材料的基体材料,与其他材料进行复合,提高复合材料的性能。

在医疗领域,二氧化硅陶瓷材料可以用于制造人工关节等植入物,提高患者的生存质量和康复速度。

二氧化硅陶瓷材料具有很多优点,但也存在一些缺点。

优点包括硬度高、耐磨性好、热稳定性高等,缺点则包括脆性大、价格高等。

为了进一步提高二氧化硅陶瓷材料的性能,可以采取一些措施,如添加适量的增强剂、改变制备工艺等。

总之,二氧化硅陶瓷材料是一种具有广泛应用前景的材料,具有优异的机械性能、耐高温、耐腐蚀等特性,可以通过改进制备工艺和添加增强剂等方式进一步提高其性能。

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中 图分 类号 : 4 . 8 O 6 33 文献标志码 : A 文 章 编 号 : 0 8 1 1 ( 0 2 0 —0 6 —0 1 0 ~ 0 1 2 1 )2 0 8 5
Pr pa a i n a d pr p r i s o a i c ni e a i a e i l e r to n o e te f n no z r o a c r m c m t r a m o i i d b ii , i 不 影 响 ZO2 晶 型 .引 入 SO 使 得 Z O 晶 粒 细 化 、 寸 均 匀 性 提 高 ;i 。 Z O / 。 。 r s r 的 i2 r。 尺 SO / r 。A10
陶 瓷 气 孑 率 小 , 有 致 密 的显 微 结 构 和 优 异 的 机 械 性 能 . L 具 关 键 词 :i z 纳 米 z O ; 合 陶 瓷 ; 备 ; 能 SO ; r 复 制 性
第 2 3卷 第 2期
21 0 2年 3月

学 研

中 国科 技 核 心 期 刊
h y@ h n . d . n x j e u e u c
CH E I M CAL RESEA RCH
二 氧化 硅 修 饰 纳米 氧化 锆 陶瓷 材 料 的 制备 及 性 能
郭建辉 。张治军 ,
( .河 南 大 学 特 种 功 能 材 料 教 育 部 重 点 实 验 室 , 南 开 封 4 5 0 ; 1 河 7 0 4
2 .河 南 大 学 环 境 与 分 析 科 学 研 究 所 , 学 化 工 学 院 , 南 开封 4 5 0 ) 化 河 7 0 4
摘 要 : 二 甲基 二 乙氧 基 硅 烷 为硅 源 , 水 溶 液 中 成 功 制 备 了 SO 修 饰 纳 米 Z O 颗粒 ; 用 透 射 电 子 显 微 镜 、 以 在 i r。 利
GUO in h i一,ZHANG h-u Ja — u Zi n j
( . y L b r tr f Mi i r f Ed c t n f rS e ilF n t n l tra s 1 Ke a o a o y o ns y o u a i o p ca u ci a t o o Ma ei l,He a n v ri ,Ka f n 7 0 4 n n U i est y ie g 4 5 0
a — b an d S O2 Z O2 A1 O3 e a i c mp st s we e e au t d Re u t h w h t a— r — so t i e i / r / 2 rm c o o ie r v la e . c s ls s o t a sp e
ma in ifa e p c r me r to n r r d s e to ty.Mo e v r s s n h sz d S O2 Z O2n n p rilswe e mi e r o e ,a— y t e ie i / r a o a t e r x d c wi — z o p e a eS O2 Zr / 2 e a cc mp st s n h c a ia r p riso t a AlOa r p r i / O2 A103 rmi o o ie ,a dt eme h nc lp o e te f h t c
热重分析仪 、 x射 线 衍 射 仪 、 外 光 谱 仪 分 析 了样 品 的形 貌 和 结 构 ; SO / r aAl 制 成 陶 瓷 材 料 , 察 红 将 i Z O 与 — 0。 考
了其 机 械 性 能 .结 果 表 明 , 制 备 的 SO / r 晶粒 均 一 , 径 约 为 1 m, 原 子 在 SO / r 以 s 一 0 ~ 所 iz ZOz 直 0n 硅 i Z 0 中 i
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