Fibra de alta conductividad térmica: abriendo una nueva era en la gestión térmica
En la era actual de rápido desarrollo tecnológico, los problemas de gestión térmica se han convertido en uno de los desafíos clave que enfrentan muchos campos. Desde las necesidades de disipación de calor de los equipos electrónicos hasta la regulación de la temperatura de la ropa funcional, desde la protección térmica en la industria aeroespacial hasta la optimización de la conducción térmica en el campo de las nuevas energías, las fibras de alta conductividad térmica se han convertido gradualmente en el foco de la investigación y la industria con su rendimiento único y amplias perspectivas de aplicación.
Con el rápido desarrollo de la industria aeroespacial, los chips electrónicos, la inteligencia artificial y otros campos, las necesidades de aplicación de la disipación de calor de alta potencia y la disipación de calor han planteado requisitos cada vez más altos para los materiales de alta conductividad térmica. Las fibras de alta conductividad térmica, como las fibras de carbono basadas en brea mesofásica, las fibras de nitruro de boro, las fibras de nanotubos de carbono, las fibras de grafeno, etc., no solo muestran una excelente conductividad térmica alta, sino que también tienen alta resistencia mecánica, conductividad térmica direccional y capacidad de tejido. Son materiales ideales para la integración estructural y funcional de aplicaciones de disipación de calor de alta potencia.
1. Excelente conductividad térmica: La característica más notable de la fibra de alta conductividad térmica es su excelente conductividad térmica. En comparación con las fibras tradicionales, las fibras de alta conductividad térmica pueden transferir calor más rápidamente, reducir eficazmente la temperatura local y mejorar la eficiencia de conducción del calor. Esta característica le da a las fibras de alta conductividad térmica ventajas únicas en la disipación y conducción del calor.
2. Buenas propiedades mecánicas: Además de la conductividad térmica, las fibras de alta conductividad térmica suelen tener buenas propiedades mecánicas, como alta resistencia, alta tenacidad y resistencia al desgaste.
3. Ligeras y flexibles: Las fibras de alta conductividad térmica suelen tener un peso más ligero y buena flexibilidad, y se pueden tejer, tejer o componer según las diferentes necesidades para hacer materiales de diversas formas y estructuras.
4. Estabilidad química: Las fibras de alta conductividad térmica generalmente tienen una buena estabilidad química y pueden mantener su rendimiento estable en diferentes entornos químicos. Esto permite que las fibras de alta conductividad térmica se utilicen en diversas condiciones de trabajo duras, como alta temperatura, alta presión, ambiente corrosivo, etc.
Áreas de aplicación de las fibras de alta conductividad térmica
1. Disipación de calor de equipos electrónicos: A medida que el rendimiento de los equipos electrónicos continúa mejorando, su problema de disipación de calor se ha vuelto cada vez más prominente. Las fibras de alta conductividad térmica se pueden utilizar como materiales de disipación de calor y aplicarse a radiadores, disipadores de calor y otros componentes de equipos electrónicos para mejorar de manera efectiva la eficiencia de disipación de calor de los equipos electrónicos, reducir las temperaturas de funcionamiento y extender la vida útil de los equipos.
2. Ropa funcional: Las fibras de alta conductividad térmica se pueden utilizar en ropa funcional, como ropa deportiva, ropa para exteriores, etc., para lograr la regulación de la temperatura corporal humana. En un ambiente frío, las fibras de alta conductividad térmica pueden transferir rápidamente el calor generado por el cuerpo humano, mantener la temperatura dentro de la ropa en un estado relativamente estable, reducir la acumulación de calor dentro de la ropa, evitando así la sudoración debido al sobrecalentamiento y luego evitando que el sudor haga que el cuerpo humano se sienta frío en un ambiente de baja temperatura; en un ambiente cálido, las fibras de alta conductividad térmica pueden transferir rápidamente el calor externo a la superficie del cuerpo humano, disipar el calor a través de la evaporación del sudor y mantener el cuerpo fresco.
3. Aeroespacial: En el campo aeroespacial, las fibras de alta conductividad térmica se pueden utilizar como materiales de protección térmica en la carcasa exterior, el motor y otras partes de las aeronaves, reduciendo eficazmente el calor generado por las aeronaves durante el vuelo a alta velocidad y mejorando la seguridad y confiabilidad de las aeronaves. Además, las fibras de alta conductividad térmica también se pueden utilizar en la disipación de calor de equipos electrónicos, el control térmico de satélites y otros aspectos en el campo aeroespacial.
4. Campo de las nuevas energías: En el campo de las nuevas energías, las fibras de alta conductividad térmica se pueden utilizar como separadores de baterías, materiales de electrodos, etc. para mejorar la eficiencia y la seguridad de carga y descarga de las baterías. Además, las fibras de alta conductividad térmica también se pueden utilizar en la gestión térmica de equipos de nuevas energías, como células solares y pilas de combustible, para mejorar el rendimiento y la estabilidad de los equipos.
Campos de aplicación del negro de carbón conductor
El negro de carbón conductor es un negro de carbón especial típico con una conductividad que generalmente se encuentra en el rango de 10-1~10-2S/cm. El negro de carbón conductor tiene las ventajas de una alta conductividad eléctrica y conductividad térmica, un bajo costo de producción, estabilidad a la oxidación y baja densidad, y tiene ventajas obvias sobre los polvos metálicos o los rellenos de fibra.
Campo de baterías
Batería de iones de litio:
LiFePO4, LiNiO2, LiCoO2 y otros materiales activos de electrodos positivos son semiconductores o aislantes con una conductividad de solo 10-9~10-3S/cm. Se deben agregar aditivos conductores para mejorar su conductividad.
Durante el proceso de carga y descarga, el material del electrodo negativo se expandirá y encogerá repetidamente debido a la inserción/extracción de Li+, lo que destruye el canal de inserción de Li+ y reduce la capacidad de descarga.
Otras baterías:
Batería de níquel-hidrógeno: se aplica al electrodo negativo como portador de electrones y aditivo conductor, lo que ayuda a que el material del electrodo negativo lleve a cabo mejor las reacciones electroquímicas, reduzca la polarización del electrodo, mejore el rendimiento de carga y descarga de la batería y su ciclo de vida, y reduzca las reacciones secundarias como la generación de gases.
Batería de níquel-cadmio: actúa sobre el electrodo negativo para mejorar la conductividad del material del electrodo negativo, reducir la resistencia interna de la batería, mejorar la capacidad de descarga de gran corriente y la eficiencia de carga y descarga, y reducir la pérdida de energía y la generación de calor.
Campo de productos de caucho y plástico
Productos antiestáticos:
La fabricación de productos de caucho antiestáticos, como láminas de caucho antiestático, cintas transportadoras antiestáticas, suelas de caucho, productos de caucho médico, etc., puede prevenir eficazmente la generación y acumulación de electricidad estática y evitar el daño de la electricidad estática a los equipos y al personal.
La producción de productos plásticos conductores, como películas conductoras, fibras conductoras, productos de cuero conductor, etc., tiene importantes aplicaciones en el embalaje electrónico, el blindaje electromagnético y otros campos.
Productos de caucho y plástico ordinarios: puede mejorar la conductividad del caucho y el plástico, hacer que tengan ciertas propiedades antiestáticas, reducir el impacto de la electricidad estática en los productos y mejorar las propiedades mecánicas y las propiedades de procesamiento de los materiales.
Campo de material de los cables
Material de protección de los cables de alimentación
Interferencia antielectromagnética: en los cables de alimentación, se puede añadir negro de carbón conductor a la capa de protección del cable para proteger eficazmente la interferencia electromagnética externa y garantizar que la señal de alimentación transmitida por el cable sea estable y precisa.
Distribución del campo eléctrico homogeneizado: durante el funcionamiento del cable, la distribución desigual del campo eléctrico interno puede causar problemas como descargas parciales, lo que afecta la vida útil y la seguridad del cable.
Materiales de cables semiconductores
Capa de protección semiconductora: capa de protección semiconductora utilizada para cables de media y baja tensión. El negro de carbón conductor se puede mezclar con materiales de base como caucho o plástico para formar un material compuesto semiconductor.
Mejora del rendimiento de procesamiento: la adición de negro de carbón conductor puede mejorar el rendimiento de procesamiento de los materiales de los cables, haciéndolos más fáciles de extruir y dar forma, y mejorando la eficiencia de producción y la calidad del producto.
Industria de la impresión y el recubrimiento electrónicos
Tinta conductora y recubrimiento conductor:
La adición de negro de carbón conductor puede hacer que las tintas y los recubrimientos sean conductores, y se utilizan en placas de circuito impreso (PCB), pantallas electrónicas, recubrimientos de protección electromagnética y otros campos.
Impresión electrónica:
El negro de carbón conductor se puede utilizar para hacer ropa antiestática, textiles inteligentes, etc. En algunos entornos de trabajo que requieren antiestático, el uso de ropa antiestática puede evitar daños por electricidad estática a los equipos electrónicos y daños al cuerpo humano.
Otros campos
Pilas de combustible: en las pilas de combustible de electrolito polimérico, el negro de carbón conductor se puede utilizar en el electrodo de combustible y el electrodo de aire como portador de electrones y portador de catalizador para promover la reacción electroquímica entre el combustible (como el hidrógeno) y el oxidante (como el oxígeno), y mejorar la eficiencia de generación de energía y el rendimiento de las pilas de combustible.
Supercondensadores: el negro de carbono conductor puede mejorar la conductividad y la capacitancia de los electrodos de los supercondensadores, lo que les permite almacenar y liberar cargas rápidamente, con mayor densidad de energía y densidad de potencia.
Ámbitos aeroespacial y militar: se utiliza para fabricar materiales de protección antiestáticos y electromagnéticos, como revestimientos para carcasas de aeronaves, materiales para carcasas de misiles, etc., para reducir el impacto de la electricidad estática en los equipos y mejorar el rendimiento de sigilo de los equipos.
6 formas cristalinas de carbonato de calcio
El carbonato de calcio se puede dividir en cúbico, fusiforme, en cadena, esférico, en copos, en agujas, etc. según la forma cristalina. Las diferentes formas de carbonato de calcio tienen diferentes campos de aplicación y funciones.
Por lo tanto, para satisfacer las necesidades de diversas industrias de diferentes productos de carbonato de calcio cristalino, es necesario utilizar métodos de control de la forma cristalina para controlar el proceso de cristalización del carbonato de calcio para producir productos con diferentes formas cristalinas.
1. Carbonato de calcio cúbico
El denominado cúbico se refiere al carbonato de calcio cuyos cristales se muestran como cubos bajo el microscopio electrónico de transmisión.
La producción industrial muestra que en el proceso de producción de carbonato de calcio sódico utilizando tecnología de baja temperatura, sin agregar ningún agente de control de la forma cristalina, controlando la temperatura de carbonización se puede obtener un producto de carbonato de calcio cúbico. La estructura cristalina del carbonato de calcio precipitado depende en gran medida de la temperatura a la que se forma. Siempre que la temperatura a la que se forma el núcleo cristalino sea inferior a 30 °C, se puede carbonizar en carbonato de calcio cúbico.
2. Carbonato de calcio en forma de rosa y fusiforme
El carbonato de calcio en forma de rosa y fusiforme se utiliza generalmente en la fabricación de papel, caucho, plástico, revestimiento y otras industrias, especialmente en papel de cigarrillo de alta calidad, que puede mejorar el rendimiento de combustión y la permeabilidad al aire del papel de cigarrillo.
El método principal para producir carbonato de calcio en forma de fusiforme en mi país es: a temperatura ambiente, la concentración de lechada de cal se controla en aproximadamente el 35% (relación en peso), y se introduce un 30-40% (relación en volumen) de gas CO2 mezclado en el reactor para la carbonización. El proceso de carbonización se lleva a cabo a temperatura ambiente. Debido a la reacción exotérmica, la temperatura del reactor aumenta desde la temperatura ambiente hasta aproximadamente 75 °C. La morfología del producto es principalmente fusiforme y el tamaño de partícula es generalmente de unas pocas micras.
3. Carbonato de calcio en cadena
El carbonato de calcio ultrafino en forma de cadena está compuesto por varios a docenas de granos finos de carbonato de calcio conectados entre sí y tiene una estructura de cadena. Con diferentes condiciones de síntesis, habrá diferentes tamaños de partículas y relaciones de aspecto.
El carbonato de calcio ultrafino en forma de cadena tiene un excelente efecto reforzante sobre el caucho natural y el caucho sintético. Como relleno de refuerzo, puede reemplazar parcialmente al negro de carbón o al negro de carbón blanco, lo que reduce en gran medida los costos de producción. Además, el carbonato de calcio ultrafino en forma de cadena se utiliza como aditivo en las industrias de recubrimiento, fabricación de papel y plástico, mostrando un excelente rendimiento y teniendo amplias perspectivas de aplicación.
Hay muchos informes sobre la síntesis de carbonato de calcio en forma de cadena, pero el método general es agregar un controlador de forma de cristal para controlar el crecimiento del núcleo cristalino cuando la suspensión de Ca (OH) 2 se convierte en una emulsión coloidal viscosa a mitad de camino durante el proceso de carbonización. Los principales controladores de forma de cristal son sales de magnesio, sales de potasio, polifosfatos de sodio, sales metálicas solubles en agua y agentes quelantes.
4. Carbonato de calcio esférico
Debido a su buena suavidad, fluidez, dispersabilidad y resistencia al desgaste, el nanocarbonato de calcio esférico se usa ampliamente en caucho, pintura de revestimiento, tinta, medicamentos, pasta de dientes y cosméticos.
El carbonato de calcio esférico se prepara generalmente mediante la reacción a baja temperatura de la sal de calcio y el carbonato en una solución alcalina concentrada. Los principales controladores de la forma del cristal son las sales de magnesio, las sales de potasio y el polifosfato de sodio.
5. Carbonato de calcio en escamas
El carbonato de calcio en escamas es adecuado para la industria papelera y puede producir papel con excelente absorción de tinta, blancura, capacidad de impresión y suavidad. Como agente de relleno y refuerzo, el carbonato de calcio en escamas tiene alta suavidad, brillo, resistividad y coeficiente elástico en la mezcla debido a su disposición no convencional.
Cuando el nanocarbonato de calcio en escamas se usa para pigmentos de papel revestido, muestra buena fluidez y dispersabilidad, y tiene mejor brillo y suavidad que el carbonato de calcio ligero PCC de husillo común.
6. Carbonato de calcio en forma de aguja
El carbonato de calcio en forma de aguja tiene una gran relación de aspecto. Puede mejorar en gran medida la resistencia al impacto y la resistencia a la flexión de los plásticos cuando se utiliza como relleno para plásticos; el efecto de refuerzo es más significativo cuando se utiliza en caucho.
Aplicación y transición de fase de diferentes alúminas cristalinas.
En los campos de la minería, la cerámica y la ciencia de los materiales, el óxido de aluminio (fórmula química Al2O3), también conocido como bauxita, es un compuesto iónico con fuertes enlaces químicos. Tiene excelentes características como alta dureza, alta resistencia mecánica, resistencia a la corrosión química, buena resistencia al desgaste y buena conductividad térmica. Es una materia prima química importante en la industria.
Hay dos formas principales de organizar la estructura cristalina del óxido de aluminio: una es que los átomos de oxígeno están dispuestos en apilamiento hexagonal, y la otra es que los átomos de oxígeno están dispuestos en apilamiento cúbico.
(1) Propiedades y aplicaciones del α-Al2O3
El α-Al2O3 se conoce comúnmente como corindón. El α-Al2O3 es un cristal blanco y es el tipo más común y estable de cristal de alúmina. Pertenece a la estructura compacta trigonal. En la estructura cristalina de α-Al2O3, los iones de oxígeno están dispuestos en un patrón hexagonal compacto, que se repite en dos capas de ABABAB... para formar varias formas octaédricas, mientras que los iones de aluminio llenan los espacios entre cada octaedro.
Actualmente, α-Al2O3 se utiliza ampliamente en materiales abrasivos, materiales refractarios, sustratos de circuitos integrados y cerámicas funcionales estructurales.
(2) Propiedades y aplicaciones de β-Al2O3
β-Al2O3 es en realidad un aluminato, que es un compuesto compuesto de óxidos metálicos y óxido de aluminio. Los iones metálicos como Na+ pueden difundirse rápidamente en esta capa plana, por lo que los cristales de β-Al2O3 pueden conducir electricidad y son un tipo importante de electrolito sólido. Por lo tanto, β-Al2O3 se puede utilizar para preparar materiales de diafragma de electrolito sólido en baterías de sodio-azufre, y también puede desempeñar un papel importante en la conducción de iones y el aislamiento de los electrodos positivo y negativo de la batería.
(3) Propiedades y aplicaciones del γ-Al2O3
El γ-Al2O3 es el óxido de aluminio en estado de transición más utilizado. No existe en la naturaleza. En su estructura, los iones de oxígeno pueden aproximarse como cúbicos y compactados, mientras que los iones de aluminio se distribuyen irregularmente en los huecos octaédricos y tetraédricos formados por iones de oxígeno, que pertenecen a la estructura de espinela. El proceso de preparación del γ-Al2O3 es relativamente simple y su temperatura de formación es relativamente baja, generalmente en el rango de 500~700℃. El γ-Al2O3 es insoluble en agua, pero generalmente se puede disolver en ácido o álcali.
Transformación de fase de diferentes alúminas cristalinas
Entre las diferentes formas cristalinas, solo el α-Al2O3 es una fase cristalina estable, y todas las demás fases son fases de transición, que se encuentran en un estado termodinámicamente inestable. A medida que aumenta la temperatura, la alúmina de transición inestable se puede transformar en una fase estable, que es una transformación irreversible de la reconstrucción de la red.
Para obtener α-Al2O3 estable, se requiere un control perfecto del proceso desde el cribado inicial del mineral, la síntesis del polvo hasta la sinterización. La preparación de alúmina de alta temperatura en el país y en el extranjero generalmente utiliza hidróxido de aluminio industrial o alúmina industrial como materia prima, forma una fase de transición a través de la deshidratación y luego sufre múltiples transformaciones de fase a alta temperatura, y finalmente se transforma en Al2O3 de fase α.
La gibbsita (Al(OH)3) y la boehmita (AlOOH) son los precursores más utilizados para la preparación de α-Al2O3. En el proceso de tratamiento térmico inicial, el hidróxido de aluminio se transforma en alúmina de transición en forma de una estructura metaestable y finalmente termina con la fase termodinámicamente estable de α-Al2O3.
En la industria, se suelen utilizar diferentes métodos de calcinación para transformar la fase metaestable γ-Al2O3 en la fase α-estable para preparar α-Al2O3 con diferentes morfologías. El α-Al2O3 con diferentes morfologías se puede producir controlando diferentes temperaturas de calcinación, añadiendo diferentes tipos de aditivos, métodos de molienda, etc. Por lo general, se incluyen cristales de α-Al2O3 en diversas formas, como en forma de gusano, en forma de escamas, columnares, esféricos, esféricos y fibrosos.
Con el rápido desarrollo de la industria cerámica, la industria farmacéutica, la industria electrónica y la industria de la maquinaria, la demanda del mercado de alúmina todavía tiene mucho margen de desarrollo, por lo que la investigación sobre la alúmina es de gran importancia. Comprender y dominar la estructura cristalina y las propiedades de la alúmina es un prerrequisito importante para la preparación de polvo de alúmina. Las diferentes formas cristalinas de alúmina tienen diferentes áreas de aplicación. α-Al2O3 es la más estable de todas las formas de alúmina. En la producción, generalmente se preparan diferentes tipos de cristales de α-Al2O3 controlando el entorno de crecimiento de los cristales de α-Al2O3 para satisfacer las necesidades de cerámicas, materiales refractarios y otros nuevos materiales funcionales para diferentes microestructuras cristalinas de α-Al2O3.
Las principales áreas de aplicación del grafeno
(1) Aplicación en el campo de la electroquímica
El grafeno es un material de carbono con una estructura de rejilla en capas. Tiene una excelente conductividad eléctrica, estabilidad química y estabilidad térmica. Se puede utilizar en supercondensadores, baterías de iones de litio, baterías de iones de sodio, baterías de plomo-ácido, baterías de litio-azufre, baterías de metal-aire, etc.
En el futuro, cómo utilizar materias primas baratas y procesos simples para lograr una producción de productos de alta calidad y aprovechar al máximo las ventajas estructurales únicas del grafeno para diferentes dispositivos de almacenamiento de energía electroquímica será un foco de investigación.
(2) Aplicación en el campo de los materiales fotocatalíticos
El grafeno tiene una excelente conductividad eléctrica, propiedades de transporte de electrones, una gran área de superficie específica y otras propiedades.
(3) Aplicación en el campo de los recubrimientos resistentes a la corrosión
Los recubrimientos de grafeno no solo tienen la protección catódica de los recubrimientos ricos en zinc epoxi y las propiedades de protección de los recubrimientos de escamas de vidrio, sino que también tienen una excelente adhesión, impermeabilidad y tenacidad.
(4) Aplicación en el campo biomédico
Debido a que la superficie del GO contiene una gran cantidad de grupos funcionales que contienen oxígeno (-OH, -COOH, etc.), puede hacer que tenga una buena hidrofilia, y el GO bidimensional tiene una buena biocompatibilidad, por lo que tiene perspectivas de aplicación potenciales en campos biomédicos como la carga de fármacos y la administración de genes.
(5) Aplicación en el campo de los sensores
El grafeno tiene excelentes propiedades físicas y químicas, como una gran área de superficie específica, alta conductividad y biocompatibilidad, lo que favorece la mejora de la capacidad de adsorción de moléculas sensibles y el aumento de la velocidad de las reacciones bioquímicas. Estas excelentes propiedades lo convierten en un material candidato ideal para preparar sensores.
(6) Aplicación en el campo de los circuitos integrados
El grafeno tiene una buena conductividad térmica y estabilidad térmica, y se puede introducir en circuitos basados en silicio para lograr el propósito de mejorar la disipación rápida del calor.
(7) Aplicación en el campo de las células solares
El grafeno, como semiconductor bidimensional sin huecos único, tiene propiedades como alta movilidad de portadores de carga y alta área de superficie específica. La película preparada también tiene alta transparencia óptica, conductividad y flexibilidad. Por lo tanto, el grafeno tiene una amplia gama de aplicaciones en la capa de transporte de electrones, capa de transporte de huecos, capa tampón, contraelectrodo, etc. en células solares.
(8) Aplicación en el campo de los nanocompuestos
El grafeno se puede combinar con otros materiales de diferentes propiedades para formar materiales compuestos debido a su estructura porosa suelta, alta conductividad y alta resistencia del material. Con excelentes propiedades como alta resistencia, alto módulo elástico, alta área de superficie específica y estabilidad, las propiedades mecánicas de los materiales se pueden mejorar o realzar de manera efectiva.
(9) Aplicación en el campo de la absorción electromagnética de microondas
El grafeno no solo tiene una estructura física y química única y excelentes propiedades mecánicas y electromagnéticas, sino que también tiene buenas propiedades de absorción de microondas. Además, se puede combinar con nanopartículas magnéticas para preparar un nuevo tipo de material absorbente. Este material presenta pérdidas magnéticas y eléctricas y tiene posibles aplicaciones en los campos del blindaje electromagnético y la absorción de microondas.
(10) Aplicación en otros campos
Los grupos funcionales que contienen oxígeno en el GO pueden adsorberse con los sitios activos de los tejidos de algodón. La carga de GO en los tejidos de algodón puede mejorar eficazmente las propiedades antibacterianas y de protección UV de los tejidos.
El grafeno se considera un material ideal para el almacenamiento de hidrógeno debido a su excelente rendimiento, gran área de superficie específica y resistencia mecánica ultraalta.
¿Conoces los 4 grados del talco?
Como relleno de plástico, el talco en polvo no solo puede ahorrar el uso de resina, sino que también mejora significativamente las propiedades físicas del producto y desempeña un papel de refuerzo. El talco en polvo con suficiente finura puede mejorar significativamente la rigidez, la resistencia al impacto, la resistencia a la fluencia, la dureza, la resistencia al rayado de la superficie, la resistencia al calor y la temperatura de deformación por calor del producto.
Al elegir el talco, se deben considerar al menos los "cuatro grados" del talco en sí, a saber: pureza, blancura, escamas y finura. En términos generales, para evaluar la calidad de los productos de talco, se deben considerar al menos los cuatro factores anteriores.
Pureza
La pureza se refiere al contenido de talco del producto. El talco contiene impurezas en la naturaleza y la producción industrial, y es imposible que existan productos de talco 100% puros en la industria. Sin duda, cuanto mayor sea la pureza del talco en polvo, mejor será el efecto de refuerzo. Algunas impurezas en el talco en polvo no solo reducen la pureza del talco en polvo, sino que también tienen un impacto significativo en el rendimiento del producto final.
Blancura
En la industria del talco existen dos tipos de blancura: blancura estrecha y blancura amplia. La blancura estrecha es una definición general de blancura, que se puede expresar mediante blancura de luz azul R457, Y, L*, blancura Ganz y blancura Hunter. La blancura amplia incluye blancura seca, blancura húmeda y tono. La denominada blancura húmeda es la blancura medida después de añadir una cantidad adecuada de DMP (ftalato de dimetilo) al talco en polvo.
Para las mismas materias primas, cuanto más fino sea el tamaño de partícula, mayor será la blancura. Cuanto mayor sea el contenido de humedad, menor será la blancura. Aunque la blancura no tiene ningún efecto sobre las propiedades físicas del producto, es muy importante mantener la pureza del color para los productos de color claro.
Escamas
El importante efecto reforzante del talco en polvo sobre los productos plásticos proviene principalmente de su estructura microescamosa única. Cuanto más completa sea la estructura escamosa del talco en polvo, más evidente será su efecto reforzante. Los dos factores principales que afectan la escamación del producto son: la pureza del talco en polvo y la tecnología de procesamiento del polvo.
Las impurezas en el talco en polvo no tienen una estructura escamosa. Cuanto más puro sea el talco en polvo, menos impurezas tendrá y mejor será la estructura escamosa. En el proceso de micronización del producto, la estructura escamosa del producto se mantiene de manera diferente cuando se utilizan diferentes métodos. Los métodos y las condiciones de operación inadecuados pueden incluso destruir su estructura escamosa.
Finura
La micronización es la tendencia de desarrollo de los productos de talco. Cuanto más fino sea el producto, mejor será el efecto de refuerzo. Al mismo tiempo, la energía superficial de las partículas aumenta, es fácil de aglomerar, difícil de dispersar y costoso. Por lo tanto, debemos elegir productos con la finura adecuada de acuerdo con nuestro propio nivel técnico y necesidades reales, no cuanto más fino, mejor.
La evaluación del tamaño de partícula de un producto de talco no puede basarse solo en la finura promedio. Existen al menos dos indicadores para evaluar la calidad de un producto: D50 y D100 (o D98).
A medida que los productos se vuelven cada vez más finos, las personas tienen mayores requisitos para la forma microscópica y la distribución del tamaño de partícula del talco fino después de triturarlo. El indicador principal para evaluar la distribución del tamaño de partícula ha cambiado de D50 a D97, D98 y ahora D100. Al mismo tiempo, la reproducibilidad de la distribución del tamaño de partícula es más estricta. Al evaluar un producto, su tamaño de partícula promedio no solo debe cumplir con los requisitos, sino que, lo que es más importante, la distribución del tamaño de partícula debe ser lo más estrecha posible, con la menor cantidad posible de partículas grandes.
El producto debe esforzarse por lograr la misma distribución del tamaño de partícula para cada lote, lo que es muy difícil en la práctica de producción. En los productos de talco de alta gama, controlar la distribución del tamaño de partícula, especialmente la cantidad de partículas gruesas, es una tecnología muy crítica, que requiere equipos de clasificación de alta eficiencia, alta precisión y confiabilidad, así como una gran experiencia operativa y capacidades de mantenimiento de equipos. En China, solo hay 6 o 7 empresas que han dominado una tecnología de control del tamaño de partículas relativamente madura.
La distribución del tamaño de partículas se puede medir mediante un instrumento de distribución del tamaño de partículas, incluido el método láser y el método de sedimentación. Sin embargo, en la práctica de producción, el método de cribado se utiliza principalmente para detectar la cantidad de partículas gruesas.
Cabe señalar que el talco en polvo tiene una gran superficie específica y una pequeña densidad de volumen debido a su propia estructura escamosa. La densidad de volumen del talco en polvo de 325 mallas es de 0,8-0,9 g/cm3, mientras que el talco en polvo de 1250 mallas ha bajado a 0,25-0,3 g/cm3 y el de 4000 mallas es de solo 0,12 g/cm3. Esto provoca una grave contaminación por polvo durante el uso, dificultad para mezclar, aumento de los costes y reducción de los rendimientos. Además, el coste del transporte de larga distancia es bastante elevado.
La importancia del nitruro de silicio (SiNx) en los chips
En la fabricación de chips, hay un material que juega un papel vital, que es el nitruro de silicio (SiNx). Aunque puede que no reciba la misma atención que otros materiales semiconductores más conocidos como el silicio (Si), el arseniuro de galio (GaAs) o el nitruro de galio (GaN), su importancia es incuestionable. Se puede decir que la mayoría de los chips utilizarán este material.
En la industria de semiconductores, el nitruro de silicio utilizado en diversas aplicaciones a menudo no es uniforme, generalmente representado por SiNx. SiNx es un material amorfo cuyas propiedades dependen de la relación de nitrógeno a silicio, es decir, el valor de x. Cuando el valor de x cambia, las propiedades físicas y químicas del nitruro de silicio también cambiarán. El nitruro de silicio se presenta en muchas formas, incluyendo Si3N4, Si2N2, SiN, etc.
Si3N4 es un material cristalino, lo que significa que la relación de silicio a nitrógeno es fija. Cuando el valor de x es igual a 4/3, SiNx es igual a Si3N4. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, el SiNx a menudo no es fijo, y su relación de silicio a nitrógeno se puede ajustar modificando los parámetros del proceso PVD o CVD.
El nitruro de silicio tiene excelentes propiedades de aislamiento, con una resistividad de hasta 10^14 Ω·cm, que supera con creces a algunos materiales aislantes comunes como el óxido de silicio (SiO2). Su baja constante dieléctrica lo convierte en una capa de aislamiento ideal en aplicaciones de microondas y radiofrecuencia. La capa de nitruro de silicio también actúa como barrera para la difusión de impurezas en el chip. Puede evitar que los dopantes como el boro y el fósforo cambien las características del dispositivo a través de la difusión. Además, también puede evitar la difusión de iones metálicos para evitar fallos como cortocircuitos.
El nitruro de silicio tiene una excelente estabilidad térmica, que está determinada por sus propiedades químicas especiales y su estructura cristalina. Puede permanecer estable en entornos de alta temperatura sin descomposición química ni cambios físicos como otros materiales. Esto se debe a que en la estructura cristalina del nitruro de silicio, cada átomo de silicio se combina con cuatro átomos de nitrógeno en forma de tetraedro, y cada átomo de nitrógeno también se combina con cuatro átomos de silicio en forma de tetraedro. Esta estructura hace que la red cristalina del nitruro de silicio sea extremadamente estable y no se deforme fácilmente. Por lo tanto, se utiliza como capa aislante de compuerta en la fabricación de transistores de alta movilidad de electrones (HEMT).
¿Cuáles son las ventajas del SiNx sobre el SiO2?
Mejor estabilidad térmica, mayor dureza y más difícil de grabar.
Diferencias y aplicaciones de la calcita y la dolomita
Tanto la calcita como la dolomita son rocas carbonatadas con estructuras cristalinas similares. Son minerales comunes en los estratos y son abundantes en la naturaleza. Ambos se pueden moler y utilizar ampliamente en muchos campos, pero su composición y usos son muy diferentes.
Los componentes principales de la calcita y la dolomita son el carbonato de calcio, pero la calcita, una roca sedimentaria, es relativamente sólida, con poca porosidad y baja permeabilidad, y los fluidos subterráneos a menudo no pueden penetrar bien en ella. Aunque la dolomita también contiene una gran cantidad de carbonato de calcio, también contiene una cantidad considerable de carbonato de magnesio. La dolomita tiene más grietas que los estratos de carbonato de calcio, por lo que tiene una buena permeabilidad.
Tanto la calcita como la dolomita se pueden moler y utilizar. La calcita se puede moler hasta convertirla en polvo para obtener carbonato de calcio pesado, que es un relleno inorgánico en polvo de uso común. Tiene las características de alta pureza química, alta inercia, no es fácil de reaccionar químicamente y tiene buena estabilidad térmica. Por lo tanto, se puede utilizar en caucho, plástico, fabricación de papel, construcción (mortero seco, hormigón), mármol artificial, piensos, revestimiento de masilla en polvo y otras industrias. Añadir una gran cantidad de polvo de calcita al caucho puede mejorar la resistencia a la tracción, la resistencia al desgarro y la resistencia al desgaste del caucho; añadir polvo de calcita a los productos plásticos puede desempeñar un cierto papel de esqueleto, que no solo puede mejorar la estabilidad del producto, sino también mejorar la dureza del producto, la suavidad de la superficie, etc.
La dolomita tiene muchos usos después de ser molida en polvo fino, entre los cuales el más utilizado es en el campo de los recubrimientos. El polvo de dolomita de malla 325 es la principal materia prima del polvo blanco, y también puede producir masilla en polvo y mortero seco. Molido a más de 800 mallas, la blancura alcanza 95, y después del tratamiento de la superficie, se puede utilizar como relleno para pintura de látex. El polvo de dolomita modificado también es un relleno en la industria del caucho y el papel, lo que puede mejorar el rendimiento del producto y reducir los costos. Las piezas de cerámica también se mezclan con polvo de dolomita, lo que puede reducir la temperatura de cocción de la pieza y aumentar la transparencia de la misma. Además, el polvo de dolomita también es un purificador y adsorbente ideal de aguas residuales, y también se puede utilizar para fabricar agentes derretidores de nieve.
La línea de producción de extensión + molino de bolas ALPA integra molienda y transporte, y se puede utilizar para preparar polvo ultrafino de calcita y dolomita
【Campos de aplicación】: materiales de construcción, productos químicos, metalurgia, revestimientos, fabricación de papel, caucho, medicina, alimentos y otros campos.
【Materiales aplicables】: bauxita, caolín, barita, fluorita, talco, escoria, polvo de cal, wollastonita, yeso, piedra caliza, roca fosfórica, calcita, mármol, dolomita, feldespato potásico, arena de cuarzo, bentonita, mineral de manganeso y otros materiales.
Aplicación de la cerámica de alúmina
Las cerámicas se utilizan como biomateriales para rellenar defectos en dientes y huesos, fijar trasplantes óseos, fracturas o prótesis en los huesos y reemplazar tejidos enfermos. Se denominan biocerámicas. Se utilizan ampliamente en el campo médico debido a sus excelentes características, como alta resistencia, resistencia al desgaste, mayor resistencia a la compresión y a la flexión y alta biocompatibilidad.
El concepto de cerámica de alúmina cubre una amplia gama. Además de la cerámica de alúmina pura, cualquier material cerámico con un contenido de alúmina de más del 45% puede denominarse cerámica de alúmina. La cerámica de alúmina tiene muchos cristales isomorfos y heteromórficos, pero los más utilizados son solo α-Al2O3 y γ-Al2O3. Debido a sus diferentes estructuras cristalinas, tienen diferentes propiedades. Entre ellos, α-Al2O3, también conocido como corindón, es la fase cristalina principal de la cerámica de alúmina, con alta resistencia mecánica, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión.
Aplicación de cerámica de alúmina en articulaciones artificiales
La cerámica de alúmina de alta pureza tiene un coeficiente de fricción muy bajo, una gran dureza y una buena humectabilidad, lo que la hace muy adecuada para su uso como superficies de fricción en las articulaciones. Solo se puede utilizar alúmina de alta pureza en el campo médico, y las impurezas que pueden formar fases límite de grano de vidrio (como sílice, silicatos metálicos y óxidos de metales alcalinos) deben ser inferiores al 0,1 % en peso, porque la degradación de dichas impurezas conducirá a sitios de concentración de tensión donde aparecerán grietas. Los estudios han demostrado que al seleccionar los parámetros de sinterización adecuados (temperatura, tiempo, velocidades de calentamiento/enfriamiento) y los aditivos dopantes (como óxido de magnesio, óxido de circonio y óxido de cromo), se puede controlar el tamaño de grano y la porosidad de la alúmina, y se puede mejorar de manera efectiva la tenacidad y la resistencia a la fractura de la alúmina.
Los materiales compuestos formados por óxido de circonio y alúmina se denominan alúmina endurecida con óxido de circonio (ZTA) o zirconia endurecida con alúmina (ATZ), que también desempeñan un papel importante en los materiales para articulaciones artificiales. Estos dos materiales compuestos dependen del contenido de los componentes principales. Estos materiales compuestos combinan la capacidad de endurecimiento del óxido de circonio con la baja sensibilidad de la alúmina a la degradación en fluidos biológicos de baja temperatura. De acuerdo con los requisitos de diseño del material, ATZ se puede utilizar cuando se requiere una alta tenacidad a la fractura, mientras que ZTA se puede utilizar cuando se requiere dureza. No hay suficientes datos clínicos para demostrar que las superficies de apoyo de las articulaciones ZTA tengan mayores ventajas en la resistencia al desgaste. Los estudios han demostrado que la aplicación de ZTA y alúmina endurecida a base de óxido de circonio (ZPTA) en la cirugía articular es mucho mayor que la de ATZ.
Aplicación de la cerámica de alúmina en la restauración oral
La cerámica de alúmina tiene una transmitancia de luz y un color que coinciden con los de los dientes reales y es ligeramente tóxica. La cerámica de alúmina tiene una conductividad térmica significativamente baja, lo que reduce la estimulación de los alimentos fríos y calientes en la pulpa. Las cerámicas de zirconio son resistentes al desgaste, la corrosión y las altas temperaturas, y su color es similar al de los dientes reales. Son adecuadas para la restauración dental y tienen una alta resistencia. Según la composición física de los materiales cerámicos de alúmina y los diferentes procesos de fabricación, las cerámicas de alúmina utilizadas en el campo de la restauración totalmente cerámica se pueden dividir en las siguientes categorías:
(1) Cerámicas de alúmina por infiltración de vidrio
Infiltración de vidrio, el nombre completo es método de infiltración de vidrio con recubrimiento en suspensión. La alúmina, como material matriz, presenta una estructura porosa, y el vidrio de borosilicato de lantano que contiene colorantes penetra en ella. Después de formarse, tiene una microestructura en la que las fases de cristal de alúmina y las fases de cristal de vidrio se interpenetran entre sí.
(2) Cerámicas de alúmina sinterizada densa de alta pureza
Está compuesta de alúmina con una pureza del 99,9%. El polvo de alúmina se prensa en un cuerpo verde (prensado en seco) a gran presión y luego se sinteriza. El método de formación por presión confiere a la cerámica de alúmina una alta densidad y una baja porosidad.
(3) Cerámica de alúmina endurecida con circonio infiltrado con vidrio
Este tipo de cerámica se forma añadiendo un 35 % de circonio parcialmente estabilizado al polvo de cerámica de alúmina infiltrado con vidrio. Se puede observar circonio tetragonal distribuido uniformemente dentro del material formado.
Con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología, los materiales biocerámicos de alúmina se están utilizando cada vez más en el campo médico, y la investigación sobre ellos se dirigirá hacia direcciones médicas emergentes con mayor valor añadido y más perspectivas.
Aplicación del hidróxido de calcio en la industria alimentaria
El hidróxido de calcio, también conocido como cal apagada o cal viva, se obtiene calcinando y digiriendo materias primas como piedra caliza o conchas de ostras que contienen piedra caliza. Generalmente se presenta en forma de polvo y se utiliza ampliamente en alimentos, medicinas, industria química, tratamiento de agua potable y otros campos.
Dado que la solubilidad del hidróxido de calcio es mucho menor que la del hidróxido de sodio y el hidróxido de potasio, la corrosividad y alcalinidad de su solución son relativamente pequeñas. Por lo tanto, se puede utilizar como regulador de la acidez en los alimentos para desempeñar un papel en el tamponamiento, la neutralización y la solidificación. El hidróxido de calcio de grado alimenticio tiene una actividad relativamente alta, una estructura relativamente suelta, alta pureza, buena blancura, bajo contenido de impurezas y no contiene elementos nocivos como Pb y As.
1. Preparaciones de calcio
Existen casi 200 preparaciones de calcio en el mercado, entre las que se incluyen carbonato de calcio, citrato de calcio, lactato de calcio y gluconato de calcio. El hidróxido de calcio se utiliza ampliamente como materia prima en la industria de producción de preparados de calcio. Entre ellos, el gluconato de calcio es común. En mi país, actualmente se produce por fermentación.
2. Leche en polvo
El hidróxido de calcio se puede utilizar como regulador de acidez en la leche en polvo (incluida la leche en polvo azucarada) y la leche en polvo crema y sus productos modulados, y en fórmulas infantiles. La cantidad utilizada es adecuada según las necesidades de producción.
Debido a que la leche en polvo, especialmente la leche en polvo o los alimentos para fórmulas infantiles, contiene una cierta cantidad de diferentes tipos de proteínas, debido a la presencia de cadenas laterales ionizadas en la superficie de las proteínas, las proteínas tienen una carga neta y estas cadenas laterales se pueden titular.
3. Tofu de arroz y gelatina helada
Use arroz remojado, agregue agua, muela hasta obtener una papilla de arroz, agregue agua con cal apagada y revuelva uniformemente, caliente y revuelva hasta que la papilla de arroz esté cocida y espesa. Vierta la papilla de arroz hervido en un molde y, una vez que se haya enfriado por completo, puede cortarla en trozos pequeños con un cuchillo y el tofu de arroz estará listo. Entre ellos, la cal apagada actúa como coagulante y también aporta calcio. La cal apagada también debe añadirse durante la producción de gelatina helada, que también actúa como coagulante.
4. Huevos en conserva
La cal apagada, el carbonato de sodio y la ceniza de madera se utilizan como materias primas para hacer una papilla y envolverla en la superficie del huevo. Después de un período de tiempo, se convierte en un huevo en conserva que se puede comer directamente a través de reacciones químicas. Cuando la proteína encuentra un álcali fuerte, se convierte gradualmente en agua clara. Si la solución alcalina continúa ingresando al huevo a través de la membrana semipermeable, la alcalinidad continúa aumentando y las moléculas de proteína alcalina comienzan a polimerizarse y la viscosidad aumenta gradualmente, convirtiéndose en un gel para formar un huevo en conserva. Si el álcali es excesivo, será perjudicial para la calidad del huevo en conserva.
5. Alimento a base de konjac
La producción y el uso de alimentos a base de gel de konjac por parte del pueblo chino tiene una historia de 2000 años. El método de producción consiste en añadir entre 30 y 50 veces la cantidad de agua a la harina de konjac, mezclarla hasta formar una pasta, añadir entre un 5% y un 7% de hidróxido de calcio a la harina de konjac, mezclarla y solidificarla.
6. Producción de azúcar
En el proceso de producción de azúcar, se utiliza hidróxido de calcio para neutralizar el ácido del jarabe y, a continuación, se introduce dióxido de carbono para hacer que el hidróxido de calcio restante se precipite y se filtre, con el fin de reducir el sabor amargo del azúcar. También se puede combinar con sacarosa para formar sal de sacarosa, por lo que se puede utilizar para desazucarar la melaza o refinar el azúcar.
7. Otros
El hidróxido de calcio se puede utilizar como tampón, neutralizador y agente de curado para cerveza, queso y productos de cacao. Debido a sus efectos de ajuste de pH y coagulación, también se puede utilizar en la síntesis de medicamentos y aditivos alimentarios, la síntesis de biomateriales de alta tecnología HA, la síntesis de fosfatos VC para aditivos alimentarios y la síntesis de ciclohexaneato de calcio, lactato de calcio, citrato de calcio, aditivos para la industria azucarera, tratamiento de agua y otros productos químicos orgánicos de alta gama. Es útil para la preparación de reguladores de acidez y fuentes de calcio, como productos semiacabados de carne comestible, productos de bebidas y enemas médicos.
La industria del hidróxido de calcio se desarrolló temprano y su producción anual puede alcanzar más de 10 millones de toneladas. Se produce principalmente en el Reino Unido, los EE. UU. y Alemania, y Japón y Corea del Sur producen principalmente alta pureza y alta blancura.