Material central de comunicação de última geração: tantalato de lítio
Com o rápido desenvolvimento da Internet das Coisas, da inteligência artificial e da tecnologia de big data, o tantalato de lítio (LiTaO3) tem sido amplamente utilizado no processamento de sinais digitais, comunicações 5G, orientação, detetores de infravermelhos e outros campos devido às suas excelentes propriedades, como a piezoeletricidade , a ótica acústica e a eletro-óptica. O seu filme monocristalino é considerado um novo material urgentemente necessário para o desenvolvimento de novos dispositivos na era pós-Moore.
O tantalato de lítio é um material cristalino multifuncional com um excelente desempenho. Possui uma estrutura ilmenite e é incolor ou amarelo claro. As suas matérias-primas cristalinas são abundantes, o seu desempenho é estável e fácil de processar. Pode produzir cristais únicos de tamanho grande e de alta qualidade. Os cristais de tantalato de lítio polidos podem ser amplamente utilizados no fabrico de dispositivos de comunicação eletrónica, tais como ressonadores, filtros de superfície e transdutores. É um material funcional indispensável em muitos campos de comunicação de ponta, como telemóveis, comunicações por satélite e aeroespacial.
Principais aplicações
Filtro de onda acústica de superfície (SAW)
O filtro de ondas acústicas de superfície é um dispositivo de filtragem especial feito usando o efeito piezoelétrico de materiais osciladores de cristal piezoelétricos e as características físicas da propagação de ondas acústicas de superfície. Possui as vantagens de baixa perda de transmissão, alta fiabilidade, grande flexibilidade de fabrico, compatibilidade analógica/digital e excelentes características de seleção de frequência. Os seus principais componentes incluem linha de transmissão, cristal piezoelétrico e atenuador. Quando o sinal atinge a superfície do cristal piezoelétrico através da linha de transmissão, serão geradas ondas acústicas superficiais. A velocidade das ondas acústicas superficiais de diferentes frequências é diferente durante a propagação. Ao projetar razoavelmente a forma geométrica e os parâmetros de transmissão do cristal piezoelétrico e do transdutor interdigital e a existência do refletor, podem ser alcançados efeitos de filtragem de diferentes frequências.
Oscilador de Cristal
Um oscilador de cristal é um dispositivo de conversão de energia que converte corrente contínua em corrente alternada com uma determinada frequência. Utiliza principalmente o efeito piezoelétrico de cristais piezoelétricos para gerar oscilações elétricas estáveis. Quando a tensão é aplicada aos dois pólos do chip, o cristal deforma-se, gerando assim tensão na chapa metálica. Os osciladores de cristal são amplamente utilizados em estações de rádio de comunicação, GPS, comunicações por satélite, dispositivos móveis de controlo remoto, transmissores de telemóveis e contadores de frequência de ponta devido aos seus sinais CA de frequência altamente estáveis. Geralmente utiliza cristais que podem converter energia elétrica e energia mecânica para fornecer oscilações de frequência única estáveis e precisas. Atualmente, os materiais cristalinos normalmente utilizados incluem materiais semicondutores de quartzo e chips de tantalato de lítio.
Detetor piroelétrico
Um detetor piroelétrico é um sensor que utiliza o efeito piroelétrico para detetar alterações de temperatura ou radiação infravermelha. Pode detetar as mudanças de energia do alvo sem contacto, gerando assim um sinal elétrico mensurável. O seu componente central é um chip piroelétrico, um material monocristalino com propriedades especiais, geralmente composto por unidades com cargas opostas, com eixos cristalinos e polarização espontânea. Os materiais piroelétricos necessitam de ser preparados muito finos e os elétrodos são revestidos na superfície perpendicularmente ao eixo do cristal. O elétrodo da superfície superior necessita de ser revestido com uma camada de absorção antes de poder ser utilizado. Quando a radiação infravermelha atinge a camada de absorção, o chip piroelétrico será aquecido e será gerado um elétrodo de superfície; se a radiação for interrompida, será gerada uma carga de polarização inversa.
O tantalato de lítio tem amplas perspetivas de aplicação em comunicações 5G, chips fotónicos, informação quântica e outros campos devido ao seu grande coeficiente piroelétrico, alta temperatura Curie, pequeno fator de perda dielétrica, baixo ponto de fusão térmica por unidade de volume, pequena constante dielétrica relativa e desempenho estável.
Materiais cerâmicos usados em restaurações dentárias
Os materiais de restauração dentária devem passar por rigorosos testes biológicos para garantir que não só possuem as propriedades mecânicas, físicas e químicas exigidas para uso clínico, mas também têm uma boa biocompatibilidade. Nos últimos anos, com o desenvolvimento contínuo da ciência e tecnologia dos materiais e a melhoria contínua dos padrões de vida das pessoas, os materiais cerâmicos, os materiais compósitos à base de resina, os materiais metálicos, as nano-resinas 3M, as vitrocerâmicas e outros materiais têm vindo gradualmente a amplamente utilizados .
(1) Cerâmica de alumina
As cerâmicas de alumina são sólidos ou pós cristalinos brancos com uma notável estabilidade química e propriedades mecânicas. Como material de restauração dentária, a alumina tem cor e transmitância de luz que correspondem aos dentes reais, cumpre os requisitos estéticos e tem as vantagens de fraca toxicidade para o tecido fibroso in vitro.
(2) Cerâmica de zircónia
No final do século XX, a zircónia foi desenvolvida como material de restauração dentária. A cerâmica de zircónia tem uma significativa resistência ao desgaste, resistência à corrosão e resistência a altas temperaturas, bons efeitos óticos, é adequada para a restauração dentária e tem uma elevada resistência. A zircónia possui uma forte estabilidade e uma boa biocompatibilidade. Comparativamente com a alumina, apresenta uma maior resistência ao desgaste e tenacidade. É adequado para a produção de válvulas, ossos artificiais de cerâmica composta, articulações da anca, ossos e raízes dentárias.
(3) Vidro bioativo
O vidro bioativo é um biomaterial artificial que se pode ligar ao tecido ósseo e, ao mesmo tempo, ligar-se aos tecidos moles. Possui excelentes propriedades como biocompatibilidade, baixa toxicidade, orientação óssea e formação óssea, bem como boa hemostasia e efeitos antibacterianos. Pode atingir funções biológicas e fisiológicas específicas quando implantado no organismo. O vidro bioativo pode ser utilizado como transplante ósseo, material de preenchimento ósseo, material de manutenção e reconstrução do rebordo alveolar e material de revestimento de implantes orais.
(4) Cerâmica de hidroxiapatite
A hidroxiapatite pertence ao sistema cristalino hexagonal e é uma cerâmica bioativa típica. A sua composição aproxima-se dos componentes inorgânicos do tecido ósseo natural e apresenta uma boa biocompatibilidade. Não só é seguro e não tóxico quando implantado no corpo, como também pode conduzir o crescimento ósseo. É um excelente material bioativo. É frequentemente utilizado no campo da medicina oral para reparação de defeitos ósseos periodontais e implantes artificiais de raízes dentárias.
(5) Cerâmica de fosfato tricálcico
O fosfato tricálcico é uma importante cerâmica de fosfato de cálcio com boa biocompatibilidade e biotoxicidade. O fosfato tricálcico pode ser transformado em componentes estruturais ocos de um determinado tamanho e forma de acordo com os requisitos de taxa de degradação de diferentes partes e diferentes propriedades ósseas, e pode ser utilizado para tratar várias doenças ortopédicas. Além disso, o fosfato tricálcico possui características biológicas de induzir a regeneração óssea periapical e a formação de pontes de cálcio pulpar, sendo amplamente utilizado e valorizado na área da medicina oral.
(6) Porcelana feldspato
A porcelana de feldspato é um vidro de feldspato borossilicato com uma estrutura de grão irregular distribuída na matriz do vidro. É utilizado em facetas de dentes anteriores, coroas totais e incrustações de dentes posteriores. Tem bons efeitos estéticos e abrasão junto aos dentes naturais. Após lixagem e polimento, pode ser utilizado na boca.
(7) Cerâmica de vidro
As cerâmicas vítreas são sólidos policristalinos com uma distribuição uniforme e densa da fase vítrea e da fase cristalina numa matriz vítrea obtida através de uma série de procedimentos de tratamento térmico. São também chamados de vidro microcristalino. A cerâmica vítrea tornou-se o material preferido para a restauração estética dos dentes anteriores devido à sua transmitância e saturação junto aos dentes naturais. A cerâmica de vidro não só tem uma excelente resistência à corrosão e resistência ao desgaste, como também a sua resistência à flexão e tenacidade à fratura podem ser controladas através do ajuste do processo de tratamento térmico do processo de cristalização. Portanto, produtos adequados para diferentes utilizações foram desenvolvidos um após o outro.
(8) Cerâmica composta
A cerâmica composta é um novo tipo de material compósito resina-cerâmica que combina as características da cerâmica tradicional com novos materiais de processo de resina. A sua vantagem é que pode ser realizado com recurso à tecnologia CAD/CAM. Além disso, como a cerâmica composta contém uma grande quantidade de componentes resinosos, uma vez danificada a restauração é fácil repará-la com resina.
A chave para melhorar a eficiência do moinho de bolas
Fatores que afetam a eficiência da moagem
A eficiência da moagem é um indicador importante do desempenho do moinho de bolas, crucial para melhorar a eficiência do processamento mineral e reduzir o consumo de energia.
As propriedades do material são fatores básicos, e as características de dureza, tenacidade, densidade e fratura afetam a dificuldade de retificação.
Os parâmetros de funcionamento do moinho têm um impacto significativo na eficiência, como a velocidade, a taxa de enchimento, o tamanho e o tipo de meio. A otimização da velocidade pode maximizar o impacto e o atrito, e a taxa de enchimento adequada garante um contacto eficaz entre o material e o meio. O tipo e tamanho do meio de moagem também são importantes. Meios de diferentes materiais e tamanhos afetarão a eficiência da moagem. Escolher o meio certo pode melhorar o efeito de moagem.
A escolha do processo de moagem também afeta a eficiência. A moagem húmida é adequada para requisitos de partículas finas e a moagem a seco é adequada para materiais com baixo teor de água.
O design e a manutenção da fábrica também são críticos. O projeto estrutural afeta a eficiência da retificação e a manutenção inadequada reduzirá a eficiência.
Velocidade do moinho de bolas
De acordo com o teorema da energia cinética, quando a massa de um objeto é constante, quanto maior for a velocidade do objeto, maior será a energia que transporta. Da mesma forma, quanto maior for a velocidade do moinho de bolas, maior será a energia de britagem e moagem transportada pelas partículas do meio particulado e melhor será o efeito de britagem e moagem, mas poderão existir problemas como o aumento do consumo de energia, o aumento da perda de o próprio meio particulado e forte aquecimento no recipiente de moagem; se a velocidade do jarro de moagem for demasiado baixa, a energia transportada pelo meio particulado pode não ser suficiente para atingir a trituração e moagem do material, e não desempenhará um papel de moagem.
Taxa de enchimento do meio particulado
A taxa de enchimento refere-se à relação entre o volume interno do jarro de moagem ocupado pelo meio particulado em estado solto e o volume real do jarro de moagem. A taxa de enchimento do meio particulado no frasco de moagem é um dos principais fatores que afetam a eficiência da moagem.
Tamanho de partícula do meio particulado
De acordo com a equação de impulso do objeto, objetos de massas diferentes transportam energias cinéticas diferentes à mesma velocidade. No meio particulado do mesmo material, o tamanho da partícula determina a massa de uma única partícula. Portanto, a escolha do tamanho de partícula apropriado do meio particulado pode efetivamente melhorar a eficiência da moagem.
Proporção de bola
A relação das esferas é a relação entre o material e o meio de moagem, o que também tem um impacto significativo na eficiência da moagem. Uma proporção de esferas apropriada pode garantir que o meio de moagem transfira eficazmente energia para o material. A determinação da relação de esferas necessita de considerar as características do material, o tipo de moinho e a finura de moagem esperada.
Volume de água de moagem
Durante o processo de moagem húmida, o volume de água de moagem tem um impacto direto na eficiência da moagem e na concentração de lama. A fluidez da pasta necessita de ser controlada através do ajuste do volume de água para garantir uma boa interação entre o meio e o material, evitando sobrecarregar o moinho e reduzir a eficiência da moagem.
Tamanho e proporção da bola de aço
Na operação do moinho de bolas, a bola de aço é o meio de moagem, e o seu tamanho e proporção influenciam decisivamente a eficiência da moagem. O tamanho e a proporção adequados da esfera de aço podem melhorar eficazmente a eficiência de moagem do material, reduzir o consumo de energia e prolongar a vida útil do moinho.
Melhoria de processos e equipamentos
Outro meio importante para melhorar a taxa de funcionamento do moinho de bolas é a melhoria dos processos e dos equipamentos. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia moderna e o progresso da ciência dos materiais, os processos e equipamentos tradicionais de moagem de bolas enfrentam a necessidade de atualização e transformação.
Análise e prevenção de avarias
A eficiência operacional e a estabilidade do moinho de bolas afetam diretamente a qualidade e a eficiência de todo o processo produtivo. No entanto, no processo de operação a longo prazo, devido à influência de vários fatores internos e externos, o moinho de bolas apresenta frequentemente várias falhas, tais como temperatura elevada do rolamento principal, som de funcionamento anormal, barriga saliente e outros problemas, que não apenas afetam a eficiência da produção, mas também podem causar danos no equipamento e aumentar os custos de produção.
Como é que o sulfato de bário desempenha um papel importante na produção de baterias?
O principal componente da barita é o sulfato de bário (BaSO4), e as suas utilizações mais conhecidas são os agentes de ponderação de lamas de perfuração de petróleo, os produtos químicos de bário e as matérias-primas para proteção contra a radiação nuclear.
O sulfato de bário tem as vantagens de uma forte inércia química, boa estabilidade, resistência a ácidos e álcalis, dureza moderada, elevada gravidade específica, elevada brancura e capacidade de absorver raios nocivos. É um material ecológico. O nanosulfato de bário de alta pureza não só tem as utilizações do sulfato de bário comum, como também tem outras utilizações especiais. Por exemplo, é amplamente utilizado em setores industriais como revestimentos, fabrico de papel, borracha, tintas e plásticos.
O sulfato de bário também tem uma utilização importante - o expansor inorgânico mais utilizado no fabrico de baterias. Sendo uma nova energia básica, renovável e reciclável, as baterias são amplamente utilizadas em vários campos, como os transportes, as comunicações, a eletricidade, os caminhos-de-ferro, a defesa nacional, os computadores e a investigação científica.
Como novo mineral energético, o sulfato de bário desempenha um papel muito importante na produção de baterias. A principal razão para a redução da vida útil da bateria é: sulfatação da placa negativa da bateria. Portanto, nas baterias de chumbo-ácido, o papel principal do sulfato de bário é aumentar a atividade negativa da placa, evitar o endurecimento da placa e prolongar a vida útil da bateria.
Na pasta de chumbo negativo da bateria, o sulfato de bário precipitado com excelentes propriedades de enchimento e propriedades estáveis é geralmente utilizado para reduzir o grau de sulfatação do elétrodo negativo da bateria. As razões são as seguintes:
1. O sulfato de bário e o sulfato de chumbo têm a mesma estrutura de rede, o que contribui para que o sulfato de chumbo (PbSO_4) produzido pelo elétrodo negativo da bateria com a ajuda do sulfato de bário (BaSO4) seja distribuído uniformemente em várias posições da placa , inibindo assim a sulfatação irreversível e prolongando a vida útil da bateria.
2.º O sulfato de bário precipitado tem um tamanho de partícula pequeno e uma boa dispersibilidade. As experiências demonstraram que, na ausência de aglomeração, quanto menor for o tamanho das partículas de sulfato de bário, menor será o grau de sulfatação do elétrodo negativo da bateria.
3.º O sulfato de bário precipitado é de elevada pureza, quase não contém ferro e não é fácil de descarregar. Quando a bateria está descarregada, o PbSO4 pode ter mais centros de cristal, evitar melhor o encolhimento da área de superfície específica do chumbo, aumentar a atividade da placa do elétrodo negativo, evitar o endurecimento da placa e prolongar a vida útil da bateria.
4. O sulfato de bário é extremamente inerte e não participa no processo redox do elétrodo. Separa mecanicamente o chumbo do chumbo ou sulfato de chumbo, mantendo assim uma área superficial específica bem desenvolvida do material do elétrodo.
Fibra de elevada condutividade térmica: abrindo uma nova era de gestão térmica
Na era atual de rápido desenvolvimento tecnológico, as questões de gestão térmica tornaram-se um dos principais desafios enfrentados por muitos campos. Das necessidades de dissipação de calor dos equipamentos eletrónicos à regulação da temperatura do vestuário funcional, da proteção térmica na indústria aeroespacial à otimização da condução térmica no campo das novas energias, as fibras de elevada condutividade térmica tornaram-se gradualmente o foco da investigação e da indústria com o seu desempenho único e amplas perspetivas de aplicação.
Com o rápido desenvolvimento da indústria aeroespacial, dos chips eletrónicos, da inteligência artificial e de outros campos, as necessidades de aplicação de dissipação de calor de alta potência e dissipação de calor apresentam requisitos cada vez mais elevados para materiais de alta condutividade térmica. As fibras de elevada condutividade térmica, como as fibras de carbono à base de alcatrão mesofásico, fibras de nitreto de boro, fibras de nanotubos de carbono, fibras de grafeno, etc., não só apresentam uma excelente elevada condutividade térmica, como também possuem uma elevada resistência mecânica, condutividade térmica direcional e capacidade de tecelagem. São materiais ideais para a integração estrutural e funcional de aplicações de dissipação de calor de alta potência.
1. Excelente condutividade térmica: A característica mais notável da fibra de elevada condutividade térmica é a sua excelente condutividade térmica. Em comparação com as fibras tradicionais, as fibras de elevada condutividade térmica podem transferir calor mais rapidamente, reduzir eficazmente a temperatura local e melhorar a eficiência da condução de calor. Esta característica oferece às fibras de elevada condutividade térmica vantagens exclusivas na dissipação e condução de calor.
2. Boas propriedades mecânicas: Para além da condutividade térmica, as fibras de elevada condutividade térmica apresentam, geralmente, boas propriedades mecânicas, tais como elevada resistência, elevada tenacidade e resistência ao desgaste.
3. Leve e flexível: As fibras de alta condutividade térmica têm geralmente um peso mais leve e uma boa flexibilidade, e podem ser tecidas, tecidas ou compostas de acordo com diferentes necessidades para fazer materiais de vários formatos e estruturas.
4.º Estabilidade química: As fibras de elevada condutividade térmica têm geralmente uma boa estabilidade química e podem manter o seu desempenho estável em diferentes ambientes químicos. Isto permite que as fibras de elevada condutividade térmica sejam utilizadas em diversas condições de trabalho adversas, tais como alta temperatura, alta pressão, ambiente corrosivo, etc.
Áreas de aplicação das fibras de elevada condutividade térmica
1.º Dissipação de calor dos equipamentos eletrónicos: à medida que o desempenho dos equipamentos eletrónicos continua a melhorar, o seu problema de dissipação de calor tornou-se cada vez mais proeminente. As fibras de alta condutividade térmica podem ser utilizadas como materiais de dissipação de calor e aplicadas em radiadores, dissipadores de calor e outros componentes de equipamentos eletrónicos para melhorar eficazmente a eficiência de dissipação de calor de equipamentos eletrónicos, reduzir as temperaturas de funcionamento e prolongar a vida útil dos equipamentos.
2.º Vestuário funcional: As fibras de elevada condutividade térmica podem ser utilizadas em vestuário funcional, como vestuário desportivo, vestuário para atividades ao ar livre, etc., para conseguir a regulação da temperatura do corpo humano. Num ambiente frio, as fibras de elevada condutividade térmica podem transferir rapidamente o calor gerado pelo corpo humano, manter a temperatura no interior da roupa num estado relativamente estável, reduzir a acumulação de calor no interior da roupa, evitando assim a transpiração devido ao sobreaquecimento, e depois evitar que o suor faça com que o corpo humano sinta frio num ambiente de baixa temperatura; num ambiente quente, as fibras de elevada condutividade térmica podem transferir rapidamente o calor exterior para a superfície do corpo humano, dissipar o calor através da evaporação do suor e manter o corpo fresco.
3. Aeroespacial: No campo aeroespacial, as fibras de alta condutividade térmica podem ser utilizadas como materiais de proteção térmica no revestimento exterior, motor e outras partes da aeronave, reduzindo eficazmente o calor gerado pelas aeronaves durante voos a alta velocidade e melhorando a segurança e a fiabilidade das aeronaves. Além disso, as fibras de elevada condutividade térmica podem também ser utilizadas na dissipação de calor de equipamentos eletrónicos, controlo térmico de satélites e outros aspetos na área aeroespacial.
4.º Novo campo energético: No campo da nova energia, as fibras de elevada condutividade térmica podem ser utilizadas como separadores de baterias, materiais de elétrodos, etc. Além disso, as fibras de elevada condutividade térmica também podem ser utilizadas na gestão térmica de novos equipamentos energéticos, como células solares e células de combustível, para melhorar o desempenho e a estabilidade dos equipamentos.
Campos de aplicação de negro de fumo condutor
O negro de fumo condutor é um negro de fumo especial típico com uma condutividade geralmente na gama de 10-1~10-2S/cm. O negro de carbono condutor tem as vantagens de uma elevada condutividade elétrica e condutividade térmica, baixo custo de produção, estabilidade à oxidação e baixa densidade, e tem vantagens evidentes em relação ao pó metálico ou aos enchimentos de fibras.
Campo de bateria
Bateria de iões de lítio:
O LiFePO4, LiNiO2, LiCoO2 e outros materiais ativos de elétrodo positivo são semicondutores ou isolantes com uma condutividade de apenas 10-9 ~ 10-3S/cm. Os aditivos condutores precisam de ser adicionados para aumentar a sua condutividade.
Durante o processo de carga e descarga, o material do elétrodo negativo irá expandir-se e encolher repetidamente devido à inserção/extração de Li+, o que destrói o canal de inserção de Li+ e reduz a capacidade de descarga.
Outras baterias:
Bateria de níquel-hidrogénio: Aplicada ao elétrodo negativo, como portador de eletrões e aditivo condutor, ajuda o material do elétrodo negativo a realizar melhor as reações eletroquímicas, reduzir a polarização do elétrodo, melhorar o desempenho de carga e descarga da bateria e o ciclo de vida e reduzir o lado reações como a geração de gás.
Bateria de níquel-cádmio: atua sobre o elétrodo negativo para melhorar a condutividade do material do elétrodo negativo, reduzir a resistência interna da bateria, melhorar a grande capacidade de descarga de corrente e a eficiência de carga e descarga e reduzir a perda de energia e a geração de calor.
Campo de produtos de borracha e plástico
Produtos antiestáticos:
O fabrico de produtos de borracha antiestáticos, tais como folhas de borracha antiestática, correias transportadoras antiestáticas, solas de borracha, produtos médicos de borracha, etc., pode prevenir eficazmente a geração e acumulação de eletricidade estática e evitar danos na eletricidade estática nos equipamentos e pessoal.
A produção de produtos plásticos condutores, como filmes condutores, fibras condutoras, produtos de couro condutores, etc., tem aplicações importantes em embalagens eletrónicas, blindagem eletromagnética e outros campos.
Produtos comuns de borracha e plástico: Pode melhorar a condutividade da borracha e do plástico, fazer com que tenham certas propriedades antiestáticas, reduzir o impacto da eletricidade estática nos produtos e melhorar as propriedades mecânicas e de processamento dos materiais.
Campo de material do cabo
Material de blindagem do cabo de alimentação
Interferência anti-electromagnética: Nos cabos de alimentação, pode ser adicionado negro de fumo condutor à camada de blindagem do cabo para proteger eficazmente a interferência electromagnética externa e garantir que o sinal de energia transmitido pelo cabo é estável e preciso.
Distribuição homogeneizada do campo elétrico: Durante o funcionamento do cabo, a distribuição desigual do campo elétrico interno pode causar problemas como a descarga parcial, afetando a vida útil e a segurança do cabo.
Materiais de cabos semicondutores
Camada de blindagem semicondutora: Camada de blindagem semicondutora utilizada para cabos de média e baixa tensão. O negro de fumo condutor pode ser misturado com materiais de base, como borracha ou plástico, para formar um material compósito semicondutor.
Melhorar o desempenho de processamento: A adição de negro de fumo condutor pode melhorar o desempenho de processamento dos materiais dos cabos, tornando-os mais fáceis de extrudir e moldar e melhorando a eficiência da produção e a qualidade do produto.
Indústria de impressão e revestimento eletrónico
Tinta condutora e revestimento condutor:
A adição de negro de fumo condutor pode tornar as tintas e os revestimentos condutores, e são utilizados em placas de circuito impresso (PCBs), ecrãs eletrónicos, revestimentos de blindagem eletromagnética e outros campos.
Impressão eletrónica:
O negro de fumo condutor pode ser utilizado para fazer vestuário antiestático, têxteis inteligentes, etc.
Outros campos
Células de combustível: Nas células de combustível de eletrólito polimérico, o negro de carbono condutor pode ser utilizado no elétrodo de combustível e no elétrodo de ar como transportador de eletrões e transportador de catalisador para promover a reação eletroquímica entre o combustível (como o hidrogénio) e o oxidante (como o oxigénio), e melhorar a eficiência da geração de energia e o desempenho das células de combustível.
Supercondensadores: O negro de fumo condutor pode melhorar a condutividade e a capacitância dos elétrodos dos supercondensadores, permitindo-lhes armazenar e libertar cargas rapidamente, com maior densidade de energia e densidade de potência.
Campos aeroespacial e militar: Utilizados para fabricar materiais de blindagem antiestática e eletromagnética, tais como revestimentos de aeronaves, materiais de mísseis, etc., para reduzir o impacto da eletricidade estática nos equipamentos e melhorar o desempenho furtivo dos equipamentos.
6 formas cristalinas de carbonato de cálcio
O carbonato de cálcio pode ser dividido em cúbico, fusiforme, em cadeia, esférico, em flocos, em agulha, etc., de acordo com a forma do cristal. As diferentes formas de carbonato de cálcio têm diferentes campos de aplicação e funções.
Portanto, a fim de satisfazer as necessidades de diversas indústrias para diferentes produtos de carbonato de cálcio cristalino, é necessário utilizar métodos de controlo de forma cristalina para controlar o processo de cristalização do carbonato de cálcio para produzir produtos com diferentes formas cristalinas.
1. Carbonato de cálcio cúbico
O chamado cúbico refere-se ao carbonato de cálcio cujos cristais são mostrados como cubos ao microscópio electrónico de transmissão.
A produção industrial mostra que no processo de produção de carbonato de cálcio e sódio utilizando tecnologia de baixa temperatura, sem adição de qualquer agente de controlo de forma cristalina, controlando a temperatura de carbonização pode-se obter um produto de carbonato de cálcio cúbico. A estrutura cristalina do carbonato de cálcio precipitado depende em grande parte da temperatura a que se forma. Desde que a temperatura a que o núcleo do cristal é formado seja inferior a 30°C, pode ser carbonizado em carbonato de cálcio cúbico.
2. Carbonato de cálcio em forma de rosa e fusiforme
O carbonato de cálcio em forma de rosa e fusiforme é geralmente utilizado no fabrico de papel, borracha, plástico, revestimentos e outras indústrias, especialmente em papel de cigarro de alta qualidade, o que pode melhorar o desempenho de combustão e a permeabilidade ao ar do papel de cigarro.
O principal método de produção de carbonato de cálcio fusiforme no meu país é: à temperatura ambiente, a concentração de leite de cal é controlada em cerca de 35% (proporção em peso) e 30-40% (proporção em volume) de gás misturado O CO2 é introduzido no reactor para carbonização. O processo de carbonização é realizado à temperatura ambiente. Devido à reacção exotérmica, a temperatura do reactor sobe desde a temperatura ambiente até cerca de 75°C. A morfologia do produto é principalmente fusiforme e o tamanho das partículas é geralmente de alguns mícrons.
3. Carbonato de cálcio em cadeia
O carbonato de cálcio ultrafino em forma de cadeia é composto por várias a dezenas de grãos finos de carbonato de cálcio ligados entre si e possui uma estrutura em cadeia. Com diferentes condições de síntese, existirão diferentes tamanhos de partículas e rácios de aspeto.
O carbonato de cálcio ultrafino em forma de corrente tem um excelente efeito de reforço na borracha natural e na borracha sintética. Como carga de reforço, pode substituir parcialmente o negro de fumo ou o negro de fumo branco, reduzindo significativamente os custos de produção. Além disso, o carbonato de cálcio ultrafino em forma de cadeia é utilizado como aditivo nas indústrias de revestimento, fabrico de papel e plástico, apresentando um excelente desempenho e amplas perspetivas de aplicação.
There are many reports on the synthesis of chain-like calcium carbonate, but the general method is to add a crystal shape controller to control the growth of the crystal nucleus when the Ca (OH) 2 suspension becomes a viscous colloidal emulsion halfway during the carbonization processo. Os principais controladores da forma dos cristais são os sais de magnésio, os sais de potássio, os polifosfatos de sódio, os sais metálicos solúveis em água e os agentes quelantes.
4. Carbonato de cálcio esférico
Devido à sua boa suavidade, fluidez, dispersibilidade e resistência ao desgaste, o nanocarbonato de cálcio esférico é amplamente utilizado em borracha, tintas de revestimento, tintas, medicamentos, pasta de dentes e cosméticos.
O carbonato de cálcio esférico é geralmente preparado pela reação a baixa temperatura do sal de cálcio e do carbonato numa solução alcalina concentrada. Os principais controladores da forma dos cristais são os sais de magnésio, os sais de potássio e o polifosfato de sódio.
5. Carbonato de cálcio em flocos
O carbonato de cálcio em flocos é adequado para a indústria de fabrico de papel e pode produzir papel com excelente absorção de tinta, brancura, capacidade de impressão e suavidade. Como agente de enchimento e reforço, o carbonato de cálcio em flocos apresenta uma elevada suavidade, brilho, resistividade e coeficiente elástico na mistura devido à sua disposição não convencional.
Quando o carbonato de nano cálcio em flocos é utilizado para pigmento de papel revestido, apresenta boa fluidez e dispersibilidade e tem um melhor brilho e suavidade do que o carbonato de cálcio leve PCC de fuso comum.
6. Carbonato de cálcio em agulha
O carbonato de cálcio em agulha tem uma grande relação de aspecto. Pode melhorar muito a resistência ao impacto e a resistência à flexão dos plásticos quando utilizado como enchimento para plásticos; o efeito de reforço é mais significativo quando utilizado em borracha.
Aplicação e transição de fase de diferentes aluminas cristalinas
Nas áreas da mineração, cerâmica e ciência dos materiais, o óxido de alumínio (fórmula química Al2O3), também conhecido por bauxite, é um composto iónico com fortes ligações químicas. Possui excelentes características como elevada dureza, elevada resistência mecânica, resistência à corrosão química, boa resistência ao desgaste e boa condutividade térmica. É uma importante matéria-prima química na indústria.
Existem duas formas principais de organizar a estrutura cristalina do óxido de alumínio: uma é que os átomos de oxigénio estão dispostos em empilhamento hexagonal e a outra é que os átomos de oxigénio estão dispostos em empilhamento cúbico.
(1) Propriedades e aplicações do α-Al2O3
O α-Al2O3 é vulgarmente conhecido como coríndon. O α-Al2O3 é um cristal branco e é o tipo mais comum e estável de cristal de alumina. Pertence à estrutura trigonal compactada. Na estrutura cristalina do α-Al2O3, os iões de oxigénio estão dispostos num padrão hexagonal compacto, repetindo-se em duas camadas de ABABAB... para formar várias formas octaédricas, enquanto os iões de alumínio preenchem as lacunas entre cada octaedro.
Atualmente, o α-Al2O3 é amplamente utilizado em materiais abrasivos, materiais refratários, substratos de circuitos integrados e cerâmicas funcionais estruturais.
(2) Propriedades e aplicações do β-Al2O3
O β-Al2O3 é na realidade um aluminato, que é um composto composto por óxidos metálicos e óxido de alumínio. Os iões metálicos como o Na+ podem difundir-se rapidamente nesta camada plana, pelo que os cristais de β-Al2O3 podem conduzir eletricidade e são um tipo importante de eletrólito sólido. Portanto, o β-Al2O3 pode ser utilizado para preparar materiais de diafragma eletrolítico sólido em baterias de sódio-enxofre e também pode desempenhar um papel importante na condução iónica e no isolamento dos elétrodos positivos e negativos da bateria.
(3) Propriedades e aplicações do γ-Al2O3
O γ-Al2O3 é o óxido de alumínio em estado de transição mais utilizado. Não existe na natureza. Na sua estrutura, os iões de oxigénio podem ser aproximados como cúbicos e compactados, enquanto os iões de alumínio estão distribuídos irregularmente nos vazios octaédricos e tetraédricos formados pelos iões de oxigénio, pertencentes à estrutura do espinélio. O processo de preparação do γ-Al2O3 é relativamente simples e a sua temperatura de formação é relativamente baixa, geralmente na gama de 500 ~ 700 ℃. O γ-Al2O3 é insolúvel em água, mas pode geralmente ser dissolvido em ácido ou álcali.
Transformação de fase de diferentes alumina cristalina
Entre as diferentes formas cristalinas, apenas o α-Al2O3 é uma fase cristalina estável, e todas as outras fases são fases de transição, que se encontram num estado termodinamicamente instável. À medida que a temperatura aumenta, a alumina de transição instável pode ser transformada numa fase estável, que é uma transformação irreversível da reconstrução da rede.
Para obter α-Al2O3 estável é necessário um controlo perfeito do processo desde a triagem inicial do minério, síntese do pó até à sinterização. A preparação de alumina a alta temperatura no país e no estrangeiro utiliza frequentemente hidróxido de alumínio industrial ou alumina industrial como matéria-prima, forma uma fase de transição por desidratação e depois sofre múltiplas transformações de fase a alta temperatura e, finalmente , transforma-se em Al2O3 de fase α.
A gibbsita (Al(OH)3) e a boemita (AlOOH) são os precursores mais utilizados para a preparação de α-Al2O3. No processo inicial de tratamento térmico, o hidróxido de alumínio transforma-se em alumina de transição sob a forma de uma estrutura metaestável e termina finalmente com a fase termodinamicamente estável do α-Al2O3.
Na indústria, são geralmente utilizados diferentes métodos de calcinação para transformar a fase metaestável γ-Al2O3 na fase α-estável para preparar α-Al2O3 com diferentes morfologias. O α-Al2O3 com diferentes morfologias pode ser produzido controlando diferentes temperaturas de calcinação, adicionando diferentes tipos de aditivos, métodos de moagem, etc. Normalmente, os cristais de α-Al2O3 em várias formas, como por exemplo em forma de verme, em flocos, colunares, esféricos , esféricos e fibrosos estão incluídos.
Com o rápido desenvolvimento da indústria cerâmica, da indústria farmacêutica, da indústria eletrónica e da indústria de máquinas, a procura do mercado por alumina ainda tem muito espaço para desenvolvimento, pelo que a investigação sobre a alumina é de profunda importância. Compreender e dominar a estrutura cristalina e as propriedades da alumina é um pré-requisito importante para a preparação do pó de alumina. Diferentes formas cristalinas de alumina têm diferentes áreas de aplicação. A α-Al2O3 é a mais estável de todas as formas de alumina. Na produção, diferentes tipos de cristais de α-Al2O3 são geralmente preparados controlando o ambiente de crescimento dos cristais de α-Al2O3 para satisfazer as necessidades de cerâmica, materiais refractários e outros novos materiais funcionais para diferentes microestruturas cristalinas de α-Al2O3.
As principais áreas de aplicação do grafeno
(1) Aplicação na área da eletroquímica
O grafeno é um material de carbono com uma estrutura de grelha em camadas. Possui uma excelente condutividade elétrica, estabilidade química e estabilidade térmica. Pode ser utilizado em supercondensadores, baterias de iões de lítio, baterias de iões de sódio, baterias de chumbo-ácido, baterias de lítio-enxofre, baterias de metal-ar, etc.
No futuro, a forma de utilizar matérias-primas baratas e processos simples para alcançar a produção de produtos de alta qualidade e aproveitar ao máximo as vantagens estruturais únicas do grafeno para diferentes dispositivos de armazenamento de energia eletroquímica será um ponto importante de investigação.
(2) Aplicação na área dos materiais fotocatalíticos
O grafeno possui uma excelente condutividade elétrica, propriedades de transporte de eletrões, elevada área superficial específica e outras propriedades.
(3) Aplicação na área de revestimentos resistentes à corrosão
Os revestimentos de grafeno não só possuem a proteção catódica dos revestimentos ricos em epóxi-zinco e as propriedades de blindagem dos revestimentos em flocos de vidro, como também possuem uma excelente aderência, impermeabilidade e tenacidade.
(4) Aplicação na área biomédica
Como a superfície do GO contém um grande número de grupos funcionais contendo oxigénio (-OH, -COOH, etc.), pode ter uma boa hidrofilicidade, e o GO bidimensional tem uma boa biocompatibilidade, pelo que tem potenciais perspetivas de aplicação em áreas biomédicas, como o carregamento de fármacos e a entrega de genes.
(5) Aplicação na área dos sensores
O grafeno possui excelentes propriedades físicas e químicas, como uma elevada área superficial específica, elevada condutividade e biocompatibilidade, o que contribui para melhorar a capacidade de adsorção de moléculas sensíveis e aumentar a taxa de reações bioquímicas. Estas excelentes propriedades tornam-no um material candidato ideal para a preparação de sensores.
(6) Aplicação na área dos circuitos integrados
O grafeno possui uma boa condutividade térmica e estabilidade térmica e pode ser introduzido em circuitos baseados em silício para atingir o objetivo de melhorar a rápida dissipação de calor.
(7) Aplicação na área das células solares
O grafeno, como semicondutor bidimensional sem intervalos únicos, possui propriedades como a elevada mobilidade do portador de carga e a elevada área superficial específica. O filme preparado possui ainda uma elevada transparência ótica, condutividade e flexibilidade. Portanto, o grafeno tem uma vasta gama de aplicações na camada de transporte de eletrões, camada de transporte de buracos, camada tampão, contra-elétrodo, etc.
(8) Aplicação na área dos nanocompósitos
O grafeno pode ser combinado com outros materiais de diferentes propriedades para formar materiais compósitos devido à sua estrutura porosa solta, elevada condutividade e elevada resistência do material. Com excelentes propriedades, tais como elevada resistência, elevado módulo de elasticidade, elevada área superficial específica e estabilidade, as propriedades mecânicas dos materiais podem ser eficazmente melhoradas ou melhoradas.
(9) Aplicação no campo da absorção electromagnética de microondas
O grafeno não só possui uma estrutura física e química única e excelentes propriedades mecânicas e eletromagnéticas, como também possui boas propriedades de absorção de micro-ondas. Além disso, pode ser combinado com nanopartículas magnéticas para preparar um novo tipo de material absorvente. Este material possui perdas magnéticas e elétricas e tem potenciais perspetivas de aplicação nas áreas de blindagem eletromagnética e absorção de micro-ondas.
(10) Aplicação noutros campos
Os grupos funcionais que contêm oxigénio no GO podem ser adsorvidos com os sítios ativos dos tecidos de algodão. O carregamento de GO em tecidos de algodão pode melhorar eficazmente as propriedades antibacterianas e de proteção UV dos tecidos.
O grafeno é considerado um material ideal para o armazenamento de hidrogénio devido ao seu excelente desempenho, grande área superficial específica e resistência mecânica ultra-elevada.
Conhece os 4 graus de talco em pó?
Como enchimento de plástico, o pó de talco pode não só salvar a utilização da resina, mas também melhorar significativamente as propriedades físicas do produto e desempenhar um papel de reforço. O pó de talco com finura suficiente pode melhorar significativamente a rigidez, a resistência ao impacto, a resistência ao fluência, a dureza, a resistência à superfície, a resistência ao calor e a temperatura de deformação do calor do produto.
Ao escolher talco, pelo menos os "quatro graus" de talco em si devem ser considerados, nomeadamente: pureza, branquitude, floco e finura. De um modo geral, para avaliar a qualidade dos produtos de talco, devem ser considerados pelo menos os quatro fatores acima.
Pureza
A pureza refere-se ao conteúdo de talco do produto. Talc contém impurezas na natureza e na produção industrial, e é impossível que existam produtos de talco 100% puros na indústria. Sem dúvida, quanto maior for a pureza do pó de talco, melhor será o efeito de reforço. Algumas impurezas em pó de talco não só reduzem a pureza do pó de talco, como também têm um impacto significativo no desempenho do produto final.
Branqueza
Existem dois tipos de branquitude na indústria de talco: brancura estreita e branquitude alargada. A brancura estreita é uma definição geral de branquitude, que pode ser expressa pela brancura azul R457, Y, L*, brancura de Ganz e brancura de Hunter. A brancura larga inclui a brancura seca, a branquitude húmida e a tonalidade. A chamada branquitude húmida é a brancura medida após a adição de uma quantidade apropriada de DMP (dimetilftalato) ao pó de talco.
Para as mesmas matérias-primas, quanto mais fino o tamanho das partículas, maior será a brancura. Quanto maior for o teor de humidade, menor será a brancura. Embora a branquitude não tenha qualquer efeito nas propriedades físicas do produto, é muito importante manter a pureza da cor dos produtos de cor clara.
Flacos
O efeito de reforço significativo do pó de talco nos produtos plásticos provém principalmente da sua estrutura micro-flaquia única. Quanto mais completa for a estrutura escassa do pó de talco, mais óbvio o seu efeito de reforço. Os dois principais fatores que afetam o floco do produto são: a pureza do pó de talco e a tecnologia de processamento do pó.
As impurezas em pó de talco não possuem uma estrutura escassa. Quanto mais puro for o pó de talco, menos impurezas e melhor será a estrutura escassa. No processo de micronização do produto, a estrutura escassa do produto é mantida de forma diferente quando são utilizados diferentes métodos. Os métodos e condições de funcionamento inadequados podem até destruir a sua estrutura escassa.
Finalidade
A micronização é a tendência de desenvolvimento dos produtos talco. Quanto mais fino for o produto, melhor será o efeito de reforço. Ao mesmo tempo, a energia superficial das partículas aumenta, é fácil de aglomerar, difícil de dispersar e dispendioso. Por conseguinte, precisamos de escolher produtos com finura apropriada de acordo com o nosso próprio nível técnico e necessidades reais, e não quanto melhor, melhor.
A avaliação do tamanho das partículas de um produto de talco não pode ser baseada apenas na finura média. Existem pelo menos dois indicadores para avaliar a qualidade de um produto: D50 e D100 (ou D98).
À medida que os produtos se tornam mais finos e mais finos, as pessoas têm requisitos mais elevados para a forma microscópica e a distribuição do tamanho das partículas de talco fino após a esmagamento. O principal indicador para avaliar a distribuição do tamanho das partículas passou de D50 para D97, D98 e agora D100. Ao mesmo tempo, a reprodutibilidade da distribuição do tamanho das partículas é mais rigorosa. Ao avaliar um produto, o seu tamanho médio de partículas deve não só satisfazer os requisitos, mas, mais importante, a distribuição do tamanho das partículas deve ser o mais estreita possível, com o mínimo de partículas grandes possível.
O produto deve esforçar-se por atingir a mesma distribuição do tamanho das partículas para cada lote, o que é muito difícil na prática de produção. Em produtos de talco de alta qualidade, o controlo da distribuição do tamanho das partículas, especialmente o número de partículas grosseiras, é uma tecnologia muito crítica, que requer alta eficiência, alta precisão e equipamento de classificação fiável e capacidades operacionais ricas e capacidades de manutenção de equipamentos. Existem apenas 6 a 7 empresas na China que dominaram a tecnologia relativamente madura de controlo do tamanho de partículas.
A distribuição do tamanho das partículas pode ser medida por um instrumento de distribuição de tamanhos de partículas, incluindo o método laser e o método de sedimentação. No entanto, na prática de produção, o método de rastreio é utilizado principalmente para detetar a quantidade de partículas grossas.
É importante notar que o pó de talco tem uma grande área de superfície específica e uma pequena densidade de volume devido à sua própria estrutura escassa. A densidade de volume do pó de talco de malha 325 é de 0,8-0,9g/cm3, enquanto o pó de talco de malha 1250 desceu para 0,25-0,3g/cm3 e a malha 4000 é apenas de cerca de 0,12g/cm3. Isto causa séria poluição de poeira durante a utilização, dificuldade na mistura, aumento dos custos e redução do rendimento. Além disso, o custo de frete do fornecimento de longa distância é bastante elevado.