¿Cuáles son los requisitos para el polvo de alúmina en aplicaciones de alto valor agregado?
Partículas de alúmina de alta densidad para el crecimiento del cristal de zafiro.
De hecho, el zafiro es un monocristal de alúmina. Su crecimiento utiliza polvo de alúmina de alta pureza con una pureza de >99,995% (comúnmente llamada alúmina 5N) como materia prima. Sin embargo, debido a la pequeña densidad de empaquetamiento de las partículas de alúmina micronizada, generalmente inferior a 1 g/cm3, la cantidad de carga de un solo horno es pequeña, lo que afecta la eficiencia de la producción. Generalmente, la alúmina se densifica en partículas de alta densidad mediante un tratamiento adecuado antes de cargarla para hacer crecer los cristales.
Abrasivos de nanoalúmina para abrasivos de pulido CMP
Actualmente, los fluidos de pulido CMP comúnmente utilizados incluyen fluido de pulido de sol de sílice, fluido de pulido de óxido de cerio y fluido de pulido de alúmina. Los dos primeros tienen una dureza de grano abrasivo pequeña y no se pueden utilizar para pulir materiales de alta dureza. Por lo tanto, el fluido de pulido de óxido con dureza Mohs de aluminio 9 se usa ampliamente en el pulido de precisión de carenados y ventanas planas de zafiro, sustratos de vidrio cristalizado, cerámicas policristalinas YAG, lentes ópticas, chips de alta gama y otros componentes.
El tamaño, la forma y la distribución del tamaño de las partículas abrasivas afectan el efecto de pulido. Por lo tanto, las partículas de alúmina utilizadas como abrasivos de pulido mecánico químico deben cumplir los siguientes requisitos:
1. Para lograr una planicidad a nivel de angstrom, el tamaño de las partículas de alúmina debe ser de al menos 100 nm y la distribución debe ser estrecha;
2. Para garantizar la dureza, se requiere una cristalización completa en fase α. Sin embargo, para tener en cuenta los requisitos de tamaño de partícula anteriores, la sinterización debe completarse a una temperatura más baja para evitar una transformación completa de la fase α mientras los granos crecen.
3. Dado que el pulido de obleas tiene requisitos de pureza extremadamente altos, el Na, Ca y los iones magnéticos deben controlarse estrictamente, hasta el nivel de ppm, mientras que los elementos radiactivos U y Th deben controlarse al nivel de ppb.
4. Los fluidos de pulido que contienen Al2O3 tienen baja selectividad, mala estabilidad de dispersión y fácil aglomeración, lo que puede causar fácilmente rayones graves en la superficie de pulido. Generalmente, se requieren modificaciones para mejorar su dispersión en el fluido de pulido para obtener una buena superficie pulida.
Alúmina esférica de baja emisión alfa para embalaje de semiconductores
Para garantizar la confiabilidad de los dispositivos semiconductores y mejorar la competitividad central de los productos, a menudo es necesario utilizar alúmina esférica de rayos α bajos como material de embalaje. Por un lado, puede prevenir el fallo de funcionamiento de los dispositivos de memoria causado por los rayos α y, por otro lado, puede aprovechar su alto calor. La conductividad proporciona un buen rendimiento de disipación de calor para el dispositivo.
Cerámica transparente de alúmina
En primer lugar, para evitar que las impurezas en el polvo de Al2O3 formen fácilmente diferentes fases y aumenten el centro de dispersión de la luz, lo que resulta en una reducción en la intensidad de la luz proyectada en la dirección incidente, reduciendo así la transparencia del producto, el Se requiere que la pureza del polvo de Al2O3 no sea inferior al 99,9% y debe ser α-Al2O3 con una estructura estable. En segundo lugar, para debilitar su propio efecto de birrefringencia, también debería reducirse al máximo su tamaño de grano. Por lo tanto, el tamaño de partícula del polvo utilizado para preparar cerámicas transparentes de alúmina también debe ser inferior a 0,3 µm y tener una alta actividad de sinterización. Además, para evitar la aglomeración en partículas grandes y la pérdida de las ventajas de las partículas pequeñas originales, el polvo también debe cumplir los requisitos de alta dispersión.
Sustrato cerámico de alúmina de comunicación de alta frecuencia.
Las cerámicas de alúmina de alta pureza son actualmente el material de sustrato de embalaje más ideal y más utilizado debido a sus buenas propiedades dieléctricas, capacidad de carga rígida y resistencia a la erosión ambiental. Sin embargo, el rendimiento principal de los sustratos de alúmina aumenta con el aumento del contenido de alúmina. Para satisfacer las necesidades de las comunicaciones de alta frecuencia, se requiere que la pureza de los sustratos cerámicos de alúmina alcance el 99,5% o incluso el 99,9%.
Molino de chorro de proceso de fabricación de NdFeB sinterizado
La fabricación de polvo con molino de chorro (JM) es un nuevo tipo de método de fabricación de polvo que utiliza un flujo de aire a alta presión (generalmente nitrógeno de alta pureza) para acelerar las partículas de polvo a una velocidad supersónica en la cámara de molienda del flujo de aire, lo que hace que las partículas de polvo choquen entre sí. y romper.
El proceso específico es: mezclar las hojuelas de hidrógeno trituradas (SC) con una cierta proporción de antioxidante, luego agregarlas al recipiente de alimentación del molino de flujo de aire, agregarlas a la cámara de molienda de flujo de aire de acuerdo con la cantidad cuantitativa y nitrógeno a alta presión (7 kg). ) se pulveriza desde las cuatro boquillas de la cámara de molienda. , acelera el material a una velocidad supersónica para formar un lecho fluidizado, y las partículas chocan entre sí y se rompen. El diámetro de las partículas rotas se distribuye entre 1 y 8 µm.
Dependiendo del rendimiento y la distribución de los materiales, el tamaño promedio del polvo de molienda con flujo de aire SMD está entre 2,5 y 4 μm. El polvo producido mediante molienda con flujo de aire es desigual y requiere una mezcla tridimensional. Antes de mezclar, se agrega una cierta proporción de lubricante y antioxidantes al tanque de material de acuerdo con el proceso para controlar el contenido de oxígeno y mejorar el rendimiento de la orientación del molde.
La “fuerza central” de los equipos semiconductores: los componentes de carburo de silicio
El carburo de silicio (SiC) es un material cerámico estructural con excelentes propiedades. Las piezas de carburo de silicio, es decir, piezas de equipos hechas de carburo de silicio y sus materiales compuestos como materiales principales, tienen las características de alta densidad, alta conductividad térmica, alta resistencia a la flexión, gran módulo elástico, etc., y se pueden adaptar a oblea. epitaxia, grabado, etc. Debido al entorno de reacción hostil altamente corrosivo y de temperatura ultraalta en el proceso de fabricación, se usa ampliamente en los principales equipos semiconductores, como equipos de crecimiento epitaxial, equipos de grabado y equipos de oxidación/difusión/recocido.
Según la estructura cristalina, existen muchas formas cristalinas de carburo de silicio. Actualmente, los SiC comunes son principalmente de tipo 3C, 4H y 6H. Las diferentes formas cristalinas de SiC tienen diferentes usos. Entre ellos, el 3C-SiC también suele denominarse β-SiC. Un uso importante del β-SiC es como película y material de recubrimiento. Por lo tanto, el β-SiC es actualmente el material principal para el recubrimiento a base de grafito.
Según el proceso de preparación, las piezas de carburo de silicio se pueden dividir en carburo de silicio por deposición química de vapor (CVD SiC), carburo de silicio sinterizado por reacción, carburo de silicio sinterizado por recristalización, carburo de silicio sinterizado a presión atmosférica, carburo de silicio sinterizado por prensado en caliente, sinterización por prensado isostático en caliente y Carbonización Silicio, etc.
Piezas de carburo de silicio
1. Piezas de carburo de silicio CVD
Los componentes de carburo de silicio CVD se utilizan ampliamente en equipos de grabado, equipos MOCVD, equipos epitaxiales de SiC, equipos de tratamiento térmico rápido y otros campos.
Equipos de grabado: el segmento de mercado más grande para componentes de carburo de silicio CVD es el de los equipos de grabado. Los componentes de carburo de silicio CVD en equipos de grabado incluyen anillos de enfoque, cabezales de ducha de gas, platos, anillos de borde, etc. Debido a la baja reactividad y conductividad del carburo de silicio CVD frente a los gases de grabado que contienen cloro y flúor, se convierte en un plasma. Material ideal para componentes como anillos de enfoque en equipos de grabado.
Revestimiento a base de grafito: la deposición química de vapor (CVD) a baja presión es actualmente el proceso más eficaz para preparar revestimientos densos de SiC. El espesor de los recubrimientos CVD-SiC es controlable y tiene la ventaja de la uniformidad. Las bases de grafito recubiertas de SiC se utilizan comúnmente en equipos de deposición química de vapor organometálico (MOCVD) para soportar y calentar sustratos monocristalinos. Son los componentes centrales y clave del equipo MOCVD.
2. Piezas de carburo de silicio sinterizado de reacción
Para materiales de SiC sinterizados por reacción (infiltración reactiva o unión por reacción), la contracción de la línea de sinterización se puede controlar por debajo del 1% y la temperatura de sinterización es relativamente baja, lo que reduce en gran medida los requisitos de control de deformación y equipos de sinterización. Por lo tanto, esta tecnología tiene la ventaja de lograr fácilmente componentes a gran escala y ha sido ampliamente utilizada en los campos de la fabricación de estructuras ópticas y de precisión.
12 métodos de modificación de la bentonita
La modificación de la bentonita generalmente utiliza métodos físicos, químicos, mecánicos y otros para tratar la superficie y cambiar intencionalmente las propiedades físicas y químicas de la superficie mineral de acuerdo con las necesidades de la aplicación.
1. Modificación del sodio
Dado que la montmorillonita tiene una capacidad de adsorción de Ca2+ más fuerte que la de Na+, la bentonita que se encuentra en la naturaleza generalmente es suelo a base de calcio. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, se encuentra que la capacidad de intercambio de Ca2+ en suelos a base de calcio es mucho menor que la del Na+. Por lo tanto, la tierra a base de calcio a menudo se sodio antes de comercializarse.
2. Modificación del litio
La bentonita de litio tiene excelentes propiedades de hinchamiento, espesamiento y suspensión en agua, alcoholes inferiores y cetonas inferiores, por lo que se usa ampliamente en revestimientos arquitectónicos, pinturas de látex, revestimientos de fundición y otros productos para reemplazar diversos agentes de suspensión de celulosa orgánica. Hay muy pocos recursos naturales de bentonita de litio. Por tanto, la litiación artificial es uno de los principales métodos para preparar bentonita de litio.
3. Modificación de la lixiviación ácida
El método de modificación ácida utiliza principalmente ácidos de diferentes tipos y concentraciones para remojar la bentonita. Por un lado, la solución ácida puede disolver los cationes metálicos de la capa intermedia y reemplazarlos con H+ con un volumen menor y una valencia más baja, reduciendo así la fuerza de van der Waals de la capa intermedia. El espacio entre capas aumenta; por otro lado, se pueden eliminar las impurezas del canal, ampliando así la superficie específica.
4. Modificación de activación de tueste
El método de modificación de tostación de bentonita consiste en calcinar bentonita a diferentes temperaturas. Cuando la bentonita se calcina a alta temperatura, perderá sucesivamente agua superficial, agua unida en la estructura del esqueleto y contaminantes orgánicos en los poros, lo que provocará que la porosidad aumente y la estructura se vuelva más compleja.
5. Modificación orgánica
El principio básico del método de modificación orgánica es organicizar la bentonita, utilizando grupos funcionales orgánicos o materia orgánica para reemplazar las capas de bentonita para intercambiar cationes o agua estructural, formando así un compuesto orgánico unido mediante enlaces covalentes, enlaces iónicos, enlaces de acoplamiento o enlaces de van der. Fuerzas de Waals. Bentonita.
6. Modificación del pilar inorgánico.
La modificación inorgánica consiste en expandir el espacio entre capas formando una estructura columnar inorgánica entre las capas de bentonita, aumentar el área de superficie específica y formar una estructura de red de agujeros bidimensional entre las capas. También evita que la bentonita colapse en ambientes de alta temperatura y mejora su estabilidad térmica.
7. Modificación de compuestos orgánicos/inorgánicos
El método de modificación de compuestos inorgánicos/orgánicos aprovecha los grandes espacios entre capas y la intercambiabilidad catiónica de la bentonita. Utiliza principalmente polímeros inorgánicos para abrir los dominios de las capas intermedias y luego utiliza activadores para cambiar las propiedades de la superficie de la bentonita. método.
8. Modificación del microondas
El principio de modificación de microondas es utilizar microondas con un rango de frecuencia entre 300 Hz y 300 GHz para procesar bentonita y activarla. El tratamiento con microondas tiene las ventajas de una fuerte penetración, calentamiento uniforme, operación segura y sencilla, bajo consumo de energía y alta eficiencia. Tiene mejores resultados cuando se combina con métodos tradicionales de acidificación y tostado.
9. Modificación ultrasónica
La bentonita modificada por ultrasonidos puede mejorar su rendimiento de adsorción. El ultrasonido a corto plazo puede aumentar el espacio entre capas y aflojar la estructura, facilitando la entrada de iones metálicos; El ultrasonido a largo plazo puede cambiar los enlaces Si-O-Si en la superficie de las laminillas cristalinas de la bentonita, agregando algunos iones metálicos a la bentonita.
10. Modificación de sales inorgánicas
La modificación de sales inorgánicas consiste en sumergir bentonita en una solución salina (NaCl, MgCl2, AlCl3, CaCl2, Cu(NO3)2, Zn(NO3)2, etc.). La capacidad de adsorción de la bentonita modificada por solución salina es incluso mejor que la del suelo original. ha visto un aumento.
11. Modificación del dopaje con metales de tierras raras
Los modificadores de tierras raras de uso común son las sales de lantano y sus óxidos. Después de dopar la bentonita con lantano, un metal de tierras raras, se introduce una cierta cantidad de óxidos e hidróxidos metálicos en su superficie o entre capas, debilitando así la montmorillonita en la bentonita. de energía de enlace entre capas.
12. Modificación cargada de metal.
La bentonita modificada cargada de metal utiliza bentonita como portador y utiliza el método sol-gel, el método de precipitación directa, el método de impregnación y otros procesos para dispersar altamente los componentes metálicos activos en el portador, utilizando el portador para tener una buena estructura de tamaño de poro y otras características. Los componentes activos pueden ejercer un mejor efecto catalítico en la reacción catalítica.
¿Qué métodos pueden ayudar a la modificación de la superficie de polvos ultrafinos?
El polvo ultrafino, también conocido como nanopolvo, se refiere a un tipo de polvo cuyo tamaño de partícula está en el rango nanométrico (1 ~ 100 nm). El polvo ultrafino generalmente se puede preparar mediante molienda de bolas, trituración mecánica, pulverización, explosión, deposición química y otros métodos.
Los nanopolvos han llamado la atención por sus propiedades especiales en términos de magnetismo, catálisis, absorción de luz, resistencia térmica y punto de fusión debido a su efecto de volumen y efecto de superficie. Sin embargo, debido a su pequeño tamaño y alta energía superficial, las nanopartículas tienden a aglomerarse espontáneamente. La existencia de aglomeración afectará el rendimiento de los materiales en nanopolvo. Para mejorar la dispersión y estabilidad del polvo y ampliar el rango de aplicación del material, es necesario modificar la superficie del polvo.
Existen muchos métodos de modificación de superficies, que generalmente se pueden dividir en: modificación del recubrimiento de la superficie, modificación química de la superficie, modificación mecanoquímica, modificación de la cápsula, modificación de alta energía y modificación de la reacción de precipitación.
Modificación del revestimiento de la superficie.
La modificación del revestimiento de la superficie significa que no hay reacción química entre el modificador de la superficie y la superficie de la partícula. El recubrimiento y las partículas están unidos mediante métodos físicos o fuerzas de Van der Waals. Este método es adecuado para la modificación de la superficie de casi todos los tipos de partículas inorgánicas. Este método utiliza principalmente compuestos inorgánicos o compuestos orgánicos para recubrir la superficie de las partículas y debilitar la aglomeración de las partículas. Además, la repulsión estérica generada por el recubrimiento dificulta mucho la reunión de las partículas. Los modificadores utilizados para la modificación de recubrimientos incluyen tensioactivos, hiperdispersantes, sustancias inorgánicas, etc.
Polvos aplicables: caolín, grafito, mica, hidrotalcita, vermiculita, rectorita, óxidos metálicos y silicatos estratificados, etc.
Modificación química de la superficie
La modificación química de la superficie utiliza la adsorción o reacción química de grupos funcionales en moléculas orgánicas en la superficie del polvo inorgánico para modificar la superficie de las partículas. Además de la modificación del grupo funcional de la superficie, este método también incluye la modificación de la superficie mediante reacción de radicales libres, reacción de quelación, adsorción de sol, etc.
Polvos aplicables: arena de cuarzo, polvo de sílice, carbonato de calcio, caolín, talco, bentonita, barita, wollastonita, mica, tierra de diatomeas, brucita, sulfato de bario, dolomita, dióxido de titanio, hidróxido de aluminio, diversos polvos como hidróxido de magnesio y óxido de aluminio.
Modificación mecanoquímica
La modificación mecanoquímica se refiere al cambio de la estructura de la red mineral, la forma cristalina, etc. mediante métodos mecánicos como trituración, molienda y fricción. La energía en el sistema aumenta y la temperatura aumenta, lo que promueve la disolución de partículas, la descomposición térmica y la generación libre. Un método de modificación que utiliza radicales o iones para mejorar la actividad superficial de los minerales y promover la reacción o unión de minerales y otras sustancias para lograr el propósito de modificación de la superficie.
Polvos aplicables: caolín, talco, mica, wollastonita, dióxido de titanio y otros tipos de polvos.
Modificación de la cápsula
La modificación de la cápsula es un método de modificación de la superficie que cubre la superficie de las partículas de polvo con una película uniforme y de cierto espesor.
Método de modificación de alta energía.
El método de modificación de alta energía es un método que utiliza plasma o tratamiento con radiación para iniciar una reacción de polimerización para lograr la modificación.
Modificación de la reacción de precipitación.
El método de reacción de precipitación consiste en agregar un precipitante a una solución que contiene partículas de polvo, o agregar una sustancia que pueda desencadenar la generación del precipitante en el sistema de reacción, de modo que los iones modificados experimenten una reacción de precipitación y precipiten en la superficie de las partículas. , cubriendo así las partículas. Los métodos de precipitación se pueden dividir principalmente en métodos de precipitación directa, métodos de precipitación uniforme, métodos de nucleación no uniforme, métodos de coprecipitación, métodos de hidrólisis, etc.
Polvos aplicables: dióxido de titanio, mica nacarada, alúmina y otros pigmentos inorgánicos.
Aplicación del molino de chorro en recubrimientos anticorrosivos.
Las cenizas volantes, también llamadas cenizas volantes, son un residuo en polvo que se forma al calcinar en las calderas.
Las cenizas volantes generalmente se capturan de los gases de combustión mediante un precipitador electrostático u otro dispositivo de filtrado de partículas antes de que los gases de combustión lleguen a la chimenea.
Las cenizas volantes se componen de cristales, cuerpos de vidrio y carbón residual. Es de color gris o gris negruzco y de forma irregular. La mayoría de las partículas son microesféricas, con un tamaño de partícula de 0,1 a 300,0 µm, una densidad de aproximadamente 2 g/cm3 y una densidad aparente de 1,0 a 300,0 µm. 1,8 g/cm3, tiene una gran superficie específica y una fuerte actividad de adsorción.
Mecanismo de rendimiento anticorrosión de recubrimientos mejorados con cenizas volantes
Las cenizas volantes contienen una gran cantidad de microperlas y estructuras vítreas esponjosas. Además, después de triturar las microperlas, es decir, después de destruir la superficie, quedarán expuestas más estructuras de poros y estructuras vítreas esponjosas, lo que puede aumentar la superficie específica del polvo. Utilizando estas características, se puede utilizar como relleno en otros productos, lo que lo convierte en un relleno funcional mejor para recubrimientos. Las investigaciones muestran que las cenizas volantes ultrafinas, como masilla de pintura, pueden combinar cobertura, nivelación y resistencia al desgaste.
La resistencia a la corrosión del recubrimiento está estrechamente relacionada con la porosidad del recubrimiento. Se añaden cenizas volantes como relleno al revestimiento. Debido al efecto puzolánico de las cenizas volantes, estas pueden llenar los poros del recubrimiento para evitar que medios corrosivos penetren en el interior del recubrimiento a través del recubrimiento anticorrosión.
Las cenizas volantes tienen buenas propiedades mecánicas. El recubrimiento compuesto de cenizas volantes/resina puede aumentar la durabilidad del recubrimiento, prevenir los poros locales debido al desgaste y la pérdida de protección y extender en gran medida la vida útil del recubrimiento.
La adición de polímero conductor no sólo mejora el rendimiento del recubrimiento como bloqueador de agua, sino que también reduce la tasa de oxidación del metal. Al agregar polvo de zinc o polvo de aluminio al recubrimiento anticorrosión, el material activo se convierte en el ánodo de la reacción de corrosión y protege la matriz metálica como cátodo.
Aplicación del molino de chorro en recubrimientos anticorrosivos.
A diferencia del principio de trituración mecánica tradicional, bajo la acción del flujo de aire de alta velocidad, el material se tritura mediante el impacto entre sus propias partículas, el impacto y el efecto de corte del flujo de aire sobre el material y el impacto, la fricción y el corte del material y otras piezas. Además de la fuerza de impacto, la fuerza de aplastamiento también incluye fuerzas de fricción y cizallamiento. La fricción es causada por la fricción y el movimiento de molienda entre las partículas del material y la pared interior. Por supuesto, este proceso de fricción y trituración también ocurre entre partículas. Debido a que los dos métodos de trituración de impacto y molienda son principalmente adecuados para la trituración fina de materiales frágiles, son especialmente adecuados.
La trituración por chorro tiene algunas características especiales porque se diferencia de las trituradoras ordinarias en términos de métodos y principios de trituración:
La finura del producto es uniforme. Para la trituradora de flujo de aire, durante el proceso de trituración, debido a la fuerza centrífuga de la rotación del flujo de aire, las partículas gruesas y finas se pueden clasificar automáticamente.
El tamaño medio de las partículas de los materiales triturados es fino y puede triturarse hasta un nivel submicrónico;
El proceso de producción es continuo, la capacidad de producción es grande y el grado de autocontrol y automatización es alto.
Flujo del proceso de preparación de polvo ultrafino de calcita
El polvo ultrafino de calcita, como material mineral no metálico de uso común, tiene una amplia gama de aplicaciones en la industria y la tecnología. Su proceso de elaboración y calidad inciden directamente en el rendimiento y competitividad del producto en el mercado. En este artículo, le presentaremos el proceso de preparación del polvo ultrafino de calcita y su precio, con la esperanza de brindarle información valiosa.
Flujo del proceso de preparación de polvo ultrafino de calcita
La preparación de polvo ultrafino de calcita implica principalmente el proceso de molienda. El siguiente es el flujo general del proceso:
1. Selección de materia prima
Seleccionar mineral de calcita de alta calidad como materia prima es el primer paso para preparar un polvo ultrafino. La calidad de las materias primas está directamente relacionada con la pureza y el rendimiento del producto final.
2. aplastar
El mineral de calcita seleccionado se tritura, generalmente utilizando una trituradora de mandíbulas, una trituradora de cono y otros equipos para triturar el mineral original en partículas más pequeñas.
3. Molienda
Después de la trituración, las partículas se muelen aún más utilizando un equipo de molienda ultrafino para obtener el polvo ultrafino requerido. La selección de equipos de molienda ultrafina y el ajuste de los parámetros del proceso tienen un impacto importante en la finura y distribución de partículas del producto.
4. Calificación
El polvo de calcita molido puede tener cierta falta de homogeneidad en las partículas. El polvo ultrafino se tamiza y clasifica mediante equipos de clasificación para obtener la finura requerida.
5. Embalaje
El polvo ultrafino de calcita finalmente obtenido se envasa mediante equipos de envasado para garantizar la calidad del producto y facilitar el almacenamiento, transporte y venta.
El polvo ultrafino de calcita es un importante material mineral no metálico, y su proceso de preparación y precio son cruciales para las industrias y campos de aplicación relacionados.
¡Si el efecto de modificación de la superficie del polvo de sílice es bueno o no depende de estos puntos!
El polvo de sílice en sí es una sustancia polar e hidrófila. Tiene diferentes propiedades de interfaz con la matriz polimérica y tiene poca compatibilidad. A menudo resulta difícil dispersarlo en el material base. Por lo tanto, normalmente se requiere una modificación de la superficie del polvo de sílice. Cambie intencionalmente las propiedades físicas y químicas de la superficie del polvo de sílice de acuerdo con las necesidades de la aplicación, mejorando así su compatibilidad con materiales poliméricos orgánicos y cumpliendo con sus requisitos de dispersión y fluidez en materiales poliméricos.
Factores como la calidad de la materia prima del polvo de sílice, el proceso de modificación, el método y modificador de modificación de la superficie, la dosis del modificador, las condiciones del proceso de modificación (temperatura de modificación, tiempo, pH y velocidad de agitación) afectan el efecto de modificación de la superficie del polvo de sílice. Entre ellos, los métodos de modificación de superficies y los modificadores son los principales factores que afectan el efecto de modificación.
1. Calidad de las materias primas en polvo de sílice.
El tipo, tamaño de partícula, área de superficie específica, grupos funcionales de superficie y otras propiedades del polvo de sílice afectan directamente su combinación con modificadores de superficie. Los efectos de modificación de los diferentes tipos de polvo de sílice también son diferentes. Entre ellos, el polvo de sílice esférico tiene buena fluidez, es fácil de combinar con el modificador durante el proceso de modificación y puede dispersarse mejor en el sistema polimérico orgánico. Y la densidad, dureza, constante dieléctrica y otras propiedades son significativamente mejores que las del polvo de sílice angular.
2. Métodos y modificadores de modificación de superficies.
En la actualidad, los métodos de modificación de la superficie del polvo de sílice son principalmente modificación orgánica, modificación inorgánica y modificación mecanoquímica, entre los cuales el método de modificación más utilizado es la modificación orgánica. Cuando el efecto de modificación única no es bueno, se puede considerar combinar la modificación orgánica con otros métodos de modificación para la modificación compuesta.
(1) Modificación orgánica
La modificación orgánica es un método que utiliza grupos funcionales en la materia orgánica para llevar a cabo adsorción física, adsorción química y reacciones químicas en la superficie del polvo de sílice para cambiar las propiedades de la superficie del polvo de sílice.
(2) Modificación inorgánica
La modificación inorgánica se refiere al recubrimiento o combinación de metales, óxidos inorgánicos, hidróxidos, etc. en la superficie del polvo de sílice para darle al material nuevas funciones. Por ejemplo, Oyama et al. utilizó un método de precipitación para cubrir la superficie de SiO2 con Al (OH) 3 y luego envolvió el SiO2 modificado con polidivinilbenceno, que puede cumplir con ciertos requisitos de aplicación especiales.
(3) Modificación mecanoquímica
La modificación mecanoquímica se refiere al uso primero de molienda ultrafina y otras fuerzas mecánicas fuertes para activar la superficie de las partículas de polvo para aumentar los puntos activos o grupos activos en la superficie del polvo de sílice, y luego combinar modificadores para lograr una modificación compuesta del polvo de sílice.
3. Dosis de modificador
La cantidad de modificador generalmente está relacionada con la cantidad de puntos activos (como Si-OH) en la superficie del polvo de sílice y la capa monomolecular y el espesor bimolecular del modificador que cubre la superficie.
Cuando la cantidad de modificador es demasiado pequeña, el grado de activación de la superficie del polvo de sílice modificado no será alto; cuando la cantidad de modificador es demasiado grande, no solo aumentará el costo de la modificación, sino que también formará una capa física multicapa en la superficie del polvo de sílice modificado. La adsorción hace que la interfaz entre el polvo de sílice y el polímero orgánico forme una capa débil, lo que resulta en la incapacidad de funcionar como un puente de una sola molécula.
4. Proceso de modificación y optimización de condiciones.
Los procesos de modificación comúnmente utilizados para el polvo de sílice incluyen principalmente modificación seca, modificación húmeda y modificación compuesta.
La modificación en seco es una modificación en la que el polvo de sílice se dispersa en un equipo de modificación en un estado relativamente seco y se combina con una cierta cantidad de modificador de superficie a una temperatura determinada. El proceso de modificación en seco es simple y tiene un bajo costo de producción. Actualmente es el principal método de modificación de la superficie del polvo de sílice doméstico y es adecuado para polvo de sílice a nivel de micras.
Además, para lograr un buen efecto de modificación del polvo de sílice, se deben controlar la temperatura, el pH, el tiempo, la velocidad de agitación y otras condiciones del proceso durante el proceso de modificación.
La temperatura de modificación es una condición importante para la condensación, deshidratación y formación de fuertes enlaces covalentes entre el modificador y el polvo de sílice. La temperatura de modificación no debe ser ni demasiado alta ni demasiado baja. Una temperatura demasiado alta hará que el modificador se descomponga o volatilice, y una temperatura demasiado baja hará que el modificador se descomponga o volatilice. Esto reducirá la velocidad de reacción entre el modificador y el polvo de sílice, afectando el efecto de modificación.
Aprenda sobre el silicio negro y sus aplicaciones
El origen del nombre silicio negro es que, visto por el ojo humano, el color es negro. Debido a la microestructura de la superficie, el silicio negro puede absorber casi el 100% de la luz incidente y se refleja muy poca luz, por lo que parece negro al ojo humano.
Las propiedades ópticas y semiconductoras únicas de los materiales de silicio negro han aportado una amplia gama de aplicaciones a los sensores fotoeléctricos (fotodetectores, cámaras termográficas, etc.), como cámaras de poca luz que funcionan en las bandas duales visibles e infrarrojas cercanas. aportando grandes beneficios a aplicaciones civiles y militares. Ven a muchas comodidades.
Una de las propiedades más atractivas del silicio negro es su reflectividad bastante baja y su capacidad de absorción de gran ángulo en un amplio rango espectral. La reflectividad del silicio negro suele alcanzar menos del 10%, lo que resulta muy útil para nanoconos o nanocables. La estructura especial de la relación de diámetros puede reducir aún más la reflectividad promedio a menos del 3% optimizando los parámetros del proceso.
Con el desarrollo de la tecnología de procesamiento fino del silicio, la microestructura del silicio negro se ha desarrollado desde la primera estructura de nanocono procesada con láser de femtosegundo hasta estructuras piramidales, huecas, de nanocables y compuestas.
Después de años de exploración, se han establecido varios sistemas de procesamiento para los métodos de procesamiento del silicio negro. Los métodos comúnmente utilizados incluyen el método con láser de femtosegundo, el método de grabado electroquímico, el método de grabado con iones reactivos, el método ácido, el método alcalino, el método de grabado asistido por metal, etc. Cada método de procesamiento tiene una morfología de microestructura diferente y propiedades ópticas disponibles.
Al mismo tiempo, la definición de silicio negro se ha ido ampliando gradualmente. Ya no se limita al silicio microestructurado procesado con láser de femtosegundo, y el color no se limita al negro. Siempre que tenga una capacidad obvia para atrapar la luz, se le puede llamar silicio microestructurado. Es material de silicona negro.
Al controlar el tamaño estructural característico del silicio poroso multicapa, los investigadores controlan artificialmente los cambios en su índice de refracción. La superficie de silicio tiene diferentes efectos de absorción para diferentes luces y, en última instancia, aparecen diferentes colores ante los ojos humanos. Esta solución técnica se puede aplicar a un detector de cuatro cuadrantes, de modo que cada cuadrante exhiba diferentes características de respuesta espectral.
Como material nuevo, el silicio negro tiene muchas propiedades excelentes y se ha utilizado en muchos campos, como una tasa de absorción de luz y sensibilidad a la luz extremadamente altas, que puede usarse como capa absorbente de fotodetectores; el uso de las propiedades antirreflectantes y las características de gran angular del silicio negro, como la absorción, puede mejorar el rendimiento del dispositivo, como la tasa de respuesta fotoeléctrica y el rango espectral de respuesta; La estructura piramidal del silicio negro tiene excelentes características de emisión de campo, por lo que puede utilizarse como material de emisión de campo. El silicio negro también tiene excelentes propiedades de fotoemisión. Por sus propiedades luminiscentes, puede utilizarse como material fotoluminiscente; Utilizando la superficie específica ultra alta del silicio negro, se puede utilizar como adhesivo sólido o estructura de disipación de calor entre materiales de silicio.
En muchas aplicaciones, los materiales de silicio negro han demostrado su gran valor para mejorar la eficiencia fotovoltaica de las células solares industriales de silicio cristalino. Con el desarrollo explosivo de la tecnología de obleas de silicio para corte con hilo de diamante, la capa de daño durante el corte de obleas de silicio se ha reducido considerablemente y también se pueden proporcionar obleas de silicio monocristalinas o policristalinas más delgadas, lo que ha promovido en gran medida el desarrollo vigoroso de la industria fotovoltaica y ha mejorado la rendimiento de los dispositivos. Eficiencia de conversión fotoeléctrica, las células fotovoltaicas necesitan urgentemente tecnología de superficie frontal con baja reflectividad y absorción de gran ángulo y diseño estructural con absorción mejorada. La tecnología de silicio negro muestra un acoplamiento natural en el campo fotovoltaico.
¿Cuáles son las aplicaciones del grafeno en el campo de la conductividad térmica?
En la actualidad, con la continua profundización de la investigación, la aplicación del grafeno en el campo de la conductividad térmica ha logrado resultados notables, incluyendo la formación de películas de grafeno a través de enlaces químicos entre láminas, como relleno en materiales compuestos térmicamente conductores y recubrimientos térmicamente conductores, y la preparación de grafeno. Fibra de polietileno nuevos materiales textiles funcionales, etc.
1. Película térmica de grafeno
La película de grafito artificial ha sido la opción más ideal para películas conductoras térmicas durante mucho tiempo en el pasado. Por lo general, se puede utilizar como disipador de calor en componentes electrónicos y se fija a la superficie de componentes electrónicos que generan calor fácilmente para dispersar uniformemente el calor generado por la fuente de calor. Sin embargo, dado que las películas de grafito de alta conductividad térmica se preparan principalmente utilizando la ruta técnica del método de carbonización-grafitización de películas PI, que requiere películas de poliimida de alta calidad como materia prima, y su investigación, desarrollo y producción tienen altas barreras técnicas, por lo que la industria tiene Siempre esperé que se puedan encontrar otras alternativas para resolver el problema del bloqueo de las materias primas por la tecnología, y la película conductora térmica de grafeno es una alternativa ideal.
2. Relleno conductor térmico
Como relleno bidimensional térmicamente conductor, el grafeno es más fácil de formar una red térmicamente conductora que los rellenos granulares y tiene buenas perspectivas de aplicación en materiales de interfaz térmica y recubrimientos térmicamente conductores.
a. Como material de interfaz térmica, relleno térmicamente conductor.
En comparación con los rellenos granulares térmicamente conductores tradicionales, los rellenos térmicamente conductores que utilizan grafeno como material de interfaz térmica no solo pueden utilizar su conductividad térmica ultraalta en el plano, sino que su gran relación diámetro-espesor también es más propicia para la construcción de un Red tridimensional de conductividad térmica. Tiene grandes ventajas al combinarse con rellenos de otras dimensiones para mejorar la conductividad térmica de los materiales de interfaz térmica.
b. Como relleno para revestimientos de disipación de calor.
El problema de la disipación de calor es un gran cuello de botella que restringe el desarrollo de dispositivos livianos de alto rendimiento. Como recubrimiento industrial especial, el recubrimiento de disipación de calor puede aumentar la velocidad de disipación de calor y la eficiencia de la superficie del objeto al mejorar la tasa de radiación infrarroja de la superficie de la fuente de calor y reducir la temperatura de la superficie del material. Satisfaga la necesidad de una disipación de calor eficiente de los dispositivos a pesar de las limitaciones de espacio y tamaño.
3. Textiles funcionales de fibra de grafeno de alta conductividad térmica.
La fibra de grafeno de alta conductividad térmica es un nuevo tipo de material de fibra de carbono compuesto por unidades de grafeno ensambladas y dispuestas de manera ordenada. Se ensambla de manera ordenada utilizando dispersión de óxido de grafeno o dispersión de grafeno funcionalizado mediante hilatura húmeda. . Su principal ventaja es que tiene buenas propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas al mismo tiempo, y puede combinarse con la tecnología textil para producir textiles funcionales en grandes cantidades mediante hilado en húmedo.
Actualmente, la conductividad térmica ultraalta del grafeno se puede utilizar para producir ropa con calefacción eléctrica que pueda mantener el calor y protegerse del frío, así como textiles térmicamente conductores y de sensación de frescor. La ropa calefactora eléctrica de grafeno utiliza principalmente grafeno para convertir la energía del suministro de energía en calor y luego combina la conductividad térmica ultraalta del grafeno para transferir calor de manera uniforme a todo el cuerpo. Puede mantener la tela ligera y suave al mismo tiempo que proporciona un excelente rendimiento de aislamiento térmico. Los textiles térmicamente conductores y de sensación de frío utilizan la alta conductividad térmica del grafeno, que provoca una rápida pérdida de calor de la superficie de la piel después del contacto de la piel con los textiles, lo que reduce significativamente la temperatura corporal y brinda a las personas una experiencia de uso más cómoda.