Quais são os requisitos para pó de alumina em aplicações de alto valor agregado?
Partículas de alumina de alta densidade para crescimento de cristal de safira
Na verdade, a safira é um único cristal de alumina. Seu crescimento utiliza pó de alumina de alta pureza com pureza> 99,995% (comumente chamada de alumina 5N) como matéria-prima. Porém, devido à pequena densidade de empacotamento das partículas de alumina micronizada, geralmente inferior a 1g/cm3, a quantidade de carga de um único forno é pequena, o que afeta a eficiência da produção. Geralmente, a alumina é densificada em partículas de alta densidade através de tratamento apropriado antes de ser carregada para crescer cristais.
Abrasivos de nanoalumina para abrasivos de polimento CMP
Atualmente, os fluidos de polimento CMP comumente usados incluem fluido de polimento de sol de sílica, fluido de polimento de óxido de cério e fluido de polimento de alumina. Os dois primeiros possuem pequena dureza de grão abrasivo e não podem ser utilizados para polir materiais de alta dureza. Portanto, o fluido de polimento de óxido com dureza Mohs de 9 alumínio é amplamente utilizado no polimento de precisão de carenagens de safira e janelas planas, substratos de vidro cristalizado, cerâmica policristalina YAG, lentes ópticas, chips de alta qualidade e outros componentes.
O tamanho, a forma e a distribuição do tamanho das partículas abrasivas afetam o efeito de polimento. Portanto, as partículas de alumina utilizadas como abrasivos de polimento químico-mecânico devem atender aos seguintes requisitos:
1. Para obter planicidade no nível de angstrom, o tamanho da partícula de alumina deve ser de pelo menos 100 nm e a distribuição deve ser estreita;
2. Para garantir a dureza, é necessária a cristalização completa da fase α. No entanto, para ter em conta os requisitos de tamanho de partícula acima, a sinterização precisa de ser concluída a uma temperatura mais baixa para evitar a transformação completa da fase α enquanto os grãos crescem.
3. Como o polimento de wafers tem requisitos de pureza extremamente elevados, Na, Ca e íons magnéticos precisam ser rigorosamente controlados, até o nível ppm, enquanto os elementos radioativos U e Th precisam ser controlados no nível ppb.
4. Os fluidos de polimento contendo Al2O3 têm baixa seletividade, baixa estabilidade de dispersão e fácil aglomeração, o que pode facilmente causar sérios arranhões na superfície de polimento. Geralmente, são necessárias modificações para melhorar sua dispersão no fluido de polimento para obter uma boa superfície polida.
Alumina esférica emissiva de baixo alfa para embalagens de semicondutores
A fim de garantir a confiabilidade dos dispositivos semicondutores e aumentar a competitividade central dos produtos, muitas vezes é necessário usar alumina esférica de baixo raio α como material de embalagem. Por um lado, pode evitar a falha de funcionamento de dispositivos de memória causada por raios α e, por outro lado, pode utilizar seu alto calor. A condutividade proporciona um bom desempenho de dissipação de calor para o dispositivo.
Cerâmica transparente de alumina
Em primeiro lugar, para evitar que impurezas no pó de Al2O3 formem facilmente diferentes fases e aumentem o centro de dispersão da luz, resultando na redução da intensidade da luz projetada na direção incidente, reduzindo assim a transparência do produto, o a pureza do pó de Al2O3 não deve ser inferior a 99,9% e deve ser α-Al2O3 com uma estrutura estável. Em segundo lugar, a fim de enfraquecer o seu próprio efeito de birrefringência, o tamanho do grão também deve ser reduzido tanto quanto possível. Portanto, o tamanho das partículas do pó utilizado para preparar cerâmicas transparentes de alumina também deve ser inferior a 0,3 μm e ter alta atividade de sinterização. Além disso, para evitar a aglomeração em partículas grandes e perder as vantagens das pequenas partículas originais, o pó também deve atender aos requisitos de alta dispersão.
Substrato cerâmico de alumina de comunicação de alta frequência
As cerâmicas de alumina de alta pureza são atualmente o material de substrato de embalagem mais ideal e mais amplamente utilizado devido às suas boas propriedades dielétricas, capacidade de suporte de carga rígida e resistência à erosão ambiental. No entanto, o desempenho principal dos substratos de alumina aumenta com o aumento do teor de alumina. Para atender às necessidades de comunicações de alta frequência, a pureza dos substratos cerâmicos de alumina deve atingir 99,5% ou mesmo 99,9%.
Moinho a jato de processo de fabricação de NdFeB sinterizado
A fabricação de pó do moinho a jato (JM) é um novo tipo de método de fabricação de pó que usa fluxo de ar de alta pressão (geralmente nitrogênio de alta pureza) para acelerar as partículas de pó a uma velocidade supersônica na câmara de moagem de fluxo de ar, fazendo com que as partículas de pó colidam umas com as outras. e quebrar.
O processo específico é: misturar os flocos de hidrogênio triturados (SC) com uma certa proporção de antioxidante, depois adicioná-los ao recipiente de alimentação do moinho de fluxo de ar, adicioná-los à câmara de moagem de fluxo de ar de acordo com a quantidade quantitativa e nitrogênio de alta pressão (7kg ) é pulverizado pelos quatro bicos da câmara de moagem. , acelere o material até a velocidade supersônica para formar um leito fluidizado, e as partículas colidem umas com as outras e se quebram. O diâmetro das partículas quebradas é distribuído entre 1-8 μm.
Dependendo do desempenho e distribuição dos materiais, o tamanho médio do pó de moagem de fluxo de ar SMD está entre 2,5-4μm. O pó produzido pela moagem por fluxo de ar é irregular e requer mistura tridimensional. Antes da mistura, uma certa proporção de lubrificante e antioxidantes é adicionada ao tanque de material de acordo com o processo para controlar o teor de oxigênio e melhorar o desempenho da orientação da moldagem.
A “força central” dos equipamentos semicondutores – componentes de carboneto de silício
O carboneto de silício (SiC) é um material cerâmico estrutural com excelentes propriedades. Peças de carboneto de silício, ou seja, peças de equipamentos feitas de carboneto de silício e seus materiais compósitos como materiais principais, possuem características de alta densidade, alta condutividade térmica, alta resistência à flexão, grande módulo de elasticidade, etc., e podem ser adaptadas para wafer epitaxia, gravação, etc. Devido ao ambiente de reação severa altamente corrosivo e de temperatura ultra-alta no processo de fabricação, é amplamente utilizado nos principais equipamentos semicondutores, como equipamentos de crescimento epitaxial, equipamentos de gravação e equipamentos de oxidação/difusão/recozimento.
De acordo com a estrutura cristalina, existem muitas formas cristalinas de carboneto de silício. Atualmente, os SiC comuns são principalmente dos tipos 3C, 4H e 6H. Diferentes formas cristalinas de SiC têm usos diferentes. Entre eles, o 3C-SiC também é frequentemente chamado de β-SiC. Um uso importante do β-SiC é como filme e material de revestimento. Portanto, o β-SiC é atualmente o principal material para revestimento de base de grafite.
De acordo com o processo de preparação, as peças de carboneto de silício podem ser divididas em carboneto de silício de deposição de vapor químico (CVD SiC), carboneto de silício sinterizado por reação, carboneto de silício sinterizado por recristalização, carboneto de silício sinterizado à pressão atmosférica, carboneto de silício sinterizado por prensagem a quente, sinterização por prensagem isostática a quente e carbonização Silício etc.
Peças de carboneto de silício
1. Peças de carboneto de silício CVD
Os componentes de carboneto de silício CVD são amplamente utilizados em equipamentos de gravação, equipamentos MOCVD, equipamentos epitaxiais SiC, equipamentos de tratamento térmico rápido e outros campos.
Equipamento de gravação: O maior segmento de mercado para componentes de carboneto de silício CVD é o equipamento de gravação. Os componentes de carboneto de silício CVD em equipamentos de gravação incluem anéis de foco, chuveiros a gás, bandejas, anéis de borda, etc. Devido à baixa reatividade e condutividade do carboneto de silício CVD para gases de gravação contendo cloro e flúor, ele se torna um plasma Material ideal para componentes como anéis de foco em equipamentos de gravação.
Revestimento de base de grafite: A deposição química de vapor de baixa pressão (CVD) é atualmente o processo mais eficaz para a preparação de revestimentos densos de SiC. A espessura dos revestimentos CVD-SiC é controlável e apresenta as vantagens da uniformidade. As bases de grafite revestidas com SiC são comumente usadas em equipamentos de deposição de vapor químico metal-orgânico (MOCVD) para suportar e aquecer substratos de cristal único. Eles são os componentes principais e principais do equipamento MOCVD.
2. Peças de carboneto de silício sinterizadas por reação
Para materiais de SiC sinterizados por reação (infiltração reativa ou ligação de reação), o encolhimento da linha de sinterização pode ser controlado abaixo de 1% e a temperatura de sinterização é relativamente baixa, o que reduz bastante os requisitos de controle de deformação e equipamento de sinterização. Portanto, esta tecnologia tem a vantagem de obter facilmente componentes em grande escala e tem sido amplamente utilizada nas áreas de fabricação de estruturas ópticas e de precisão.
12 métodos de modificação de bentonita
A modificação da bentonita geralmente utiliza métodos físicos, químicos, mecânicos e outros para tratar a superfície e alterar propositalmente as propriedades físicas e químicas da superfície mineral de acordo com as necessidades de aplicação.
1. Modificação de sódio
Como a montmorilonita tem maior capacidade de adsorção de Ca2+ do que de Na+, a bentonita encontrada na natureza é geralmente solo à base de cálcio. Porém, em aplicações práticas, verifica-se que a capacidade de troca do Ca2+ em solos à base de cálcio é muito inferior à do Na+. Portanto, o solo à base de cálcio é frequentemente sodicado antes de ser colocado no mercado.
2. Modificação de lítio
A bentonita de lítio tem excelentes propriedades de inchaço, espessamento e suspensão em água, álcoois inferiores e cetonas inferiores, por isso é amplamente utilizada em revestimentos arquitetônicos, tintas látex, revestimentos de fundição e outros produtos para substituir vários agentes suspensores de celulose orgânica. Existem muito poucos recursos naturais de bentonita de lítio. Portanto, a litiação artificial é um dos principais métodos de preparação da bentonita de lítio.
3. Modificação de lixiviação ácida
O método de modificação de ácido utiliza principalmente ácidos de diferentes tipos e concentrações para embeber a bentonita. Por um lado, a solução ácida pode dissolver os cátions metálicos intercamadas e substituí-los por H+ com menor volume e menor valência, reduzindo assim a força de van der Waals intercamada. O espaçamento entre camadas aumenta; por outro lado, as impurezas do canal podem ser removidas, expandindo assim a área superficial específica.
4. Modificação de ativação de torrefação
O método de modificação da torrefação da bentonita consiste em calcinar a bentonita em diferentes temperaturas. Quando a bentonita é calcinada em alta temperatura, ela perderá sucessivamente água superficial, água ligada na estrutura do esqueleto e poluentes orgânicos nos poros, fazendo com que a porosidade aumente e a estrutura se torne mais complexa.
5. Modificação orgânica
O princípio básico do método de modificação orgânica é organicizar a bentonita, utilizando grupos funcionais orgânicos ou matéria orgânica para substituir as camadas de bentonita para troca de cátions ou água estrutural, formando assim um compósito orgânico ligado por ligações covalentes, ligações iônicas, ligações de acoplamento ou van der Forças de Waals. Bentonita.
6. Modificação do pilar inorgânico
A modificação inorgânica consiste em expandir o espaçamento entre camadas, formando uma estrutura colunar inorgânica entre as camadas de bentonita, aumentar a área de superfície específica e formar uma estrutura de rede de furos bidimensional entre as camadas. Também evita o colapso da bentonita em ambientes de alta temperatura e melhora sua estabilidade térmica.
7. Modificação composta inorgânica/orgânica
O método de modificação do compósito inorgânico/orgânico aproveita as grandes lacunas entre camadas e a capacidade de troca catiônica da bentonita. Ele usa principalmente polímeros inorgânicos para abrir os domínios intercamadas e, em seguida, usa ativadores para alterar as propriedades superficiais da bentonita. método.
8. Modificação de microondas
O princípio da modificação por microondas é usar microondas com faixa de frequência entre 300 Hz e 300 GHz para processar a bentonita e ativá-la. O tratamento por microondas tem as vantagens de forte penetração, aquecimento uniforme, operação simples e segura, baixo consumo de energia e alta eficiência. Apresenta melhores resultados quando combinado com métodos tradicionais de acidificação e torra.
9. Modificação ultrassônica
A bentonita modificada por ultrassom pode melhorar seu desempenho de adsorção. O ultrassom de curto prazo pode aumentar o espaçamento entre camadas e afrouxar a estrutura, facilitando a entrada de íons metálicos; o ultrassom de longo prazo pode alterar as ligações Si-O-Si na superfície das lamelas cristalinas da bentonita, adicionando alguns íons metálicos à bentonita.
10. Modificação de sal inorgânico
A modificação do sal inorgânico consiste em imergir a bentonita em solução salina (NaCl, MgCl2, AlCl3, CaCl2, Cu(NO3)2, Zn(NO3)2, etc.). A capacidade de adsorção da bentonita modificada por solução salina é ainda melhor que a do solo original. viu um aumento.
11. Modificação de dopagem de metais de terras raras
Os modificadores de terras raras comumente usados são os sais de lantânio e seus óxidos. Após a dopagem da bentonita com o metal de terras raras lantânio, uma certa quantidade de óxidos e hidróxidos metálicos é introduzida em sua superfície ou entre camadas, enfraquecendo assim a montmorilonita na bentonita. da energia de ligação intercamadas.
12. Modificação carregada de metal
A bentonita modificada carregada com metal usa bentonita como transportador e usa método sol-gel, método de precipitação direta, método de impregnação e outros processos para dispersar altamente os componentes metálicos ativos no transportador, usando o transportador para ter boa estrutura de tamanho de poro e outras características. componentes ativos podem exercer um melhor efeito catalítico na reação catalítica.
Que métodos podem ajudar na modificação da superfície de pós ultrafinos?
Pó ultrafino, também conhecido como nanopó, refere-se a um tipo de pó cujo tamanho de partícula está na faixa nanométrica (1 ~ 100 nm). O pó ultrafino geralmente pode ser preparado por moagem de bolas, britagem mecânica, pulverização, explosão, deposição química e outros métodos.
Os nanopós têm atraído a atenção das pessoas devido às suas propriedades especiais em termos de magnetismo, catálise, absorção de luz, resistência térmica e ponto de fusão devido ao seu efeito de volume e efeito de superfície. No entanto, devido ao seu pequeno tamanho e elevada energia superficial, as nanopartículas têm tendência a aglomerar-se espontaneamente. A existência de aglomeração afetará o desempenho dos materiais em nanopó. Para melhorar a dispersão e estabilidade do pó e ampliar a faixa de aplicação do material, é necessário modificar a superfície do pó.
Existem muitos métodos de modificação de superfície, que geralmente podem ser divididos em: modificação de revestimento de superfície, modificação química de superfície, modificação mecanoquímica, modificação de cápsula, modificação de alta energia e modificação de reação de precipitação.
Modificação do revestimento de superfície
A modificação do revestimento superficial significa que não há reação química entre o modificador de superfície e a superfície da partícula. O revestimento e as partículas são conectados por métodos físicos ou forças de van der Waals. Este método é adequado para a modificação superficial de quase todos os tipos de partículas inorgânicas. Este método utiliza principalmente compostos inorgânicos ou compostos orgânicos para revestir a superfície das partículas para enfraquecer a aglomeração das partículas. Além disso, a repulsão estérica gerada pelo revestimento torna muito difícil a reunião das partículas. Os modificadores usados para modificação do revestimento incluem surfactantes, hiperdispersantes, substâncias inorgânicas, etc.
Pós aplicáveis: caulim, grafite, mica, hidrotalcita, vermiculita, reitorita, óxidos metálicos e silicatos em camadas, etc.
Modificação química de superfície
A modificação química de superfície utiliza a adsorção ou reação química de grupos funcionais em moléculas orgânicas na superfície do pó inorgânico para modificar a superfície da partícula. Além da modificação do grupo funcional de superfície, este método também inclui modificação de superfície usando reação de radical livre, reação de quelação, adsorção de sol, etc.
Pós aplicáveis: areia de quartzo, pó de sílica, carbonato de cálcio, caulim, talco, bentonita, barita, volastonita, mica, terra diatomácea, brucita, sulfato de bário, dolomita, dióxido de titânio, hidróxido de alumínio, vários pós, como hidróxido de magnésio e óxido de alumínio.
Modificação mecanoquímica
A modificação mecanoquímica refere-se à mudança da estrutura da rede mineral, forma do cristal, etc. através de métodos mecânicos como britagem, moagem e fricção. A energia no sistema aumenta e a temperatura aumenta, o que promove a dissolução das partículas, a decomposição térmica e a geração livre. Um método de modificação que utiliza radicais ou íons para aumentar a atividade superficial de minerais e promover a reação ou ligação de minerais e outras substâncias para atingir o objetivo de modificação superficial.
Pós aplicáveis: caulim, talco, mica, volastonita, dióxido de titânio e outros tipos de pós.
Modificação da cápsula
A modificação da cápsula é um método de modificação de superfície que cobre a superfície das partículas de pó com um filme uniforme e de certa espessura.
Método de modificação de alta energia
O método de modificação de alta energia é um método que utiliza tratamento com plasma ou radiação para iniciar a reação de polimerização e obter a modificação.
Modificação da reação de precipitação
O método de reação de precipitação consiste em adicionar um precipitante a uma solução contendo partículas de pó, ou adicionar uma substância que possa desencadear a geração do precipitante no sistema de reação, de modo que os íons modificados sofram uma reação de precipitação e precipitem na superfície das partículas , revestindo assim as partículas. Os métodos de precipitação podem ser divididos principalmente em métodos de precipitação direta, métodos de precipitação uniforme, métodos de nucleação não uniforme, métodos de co-precipitação, métodos de hidrólise, etc.
Pós aplicáveis: dióxido de titânio, mica perolada, alumina e outros pigmentos inorgânicos.
Aplicação de moinho a jato em revestimentos anticorrosivos
A cinza volante, também chamada de cinza volante, é um resíduo pulverulento formado pela calcinação em caldeiras.
As cinzas volantes são normalmente capturadas do gás de combustão por um precipitador eletrostático ou outro dispositivo de filtragem de partículas antes que o gás de combustão chegue à chaminé.
As cinzas volantes são compostas de cristais, corpos de vidro e carbono residual. É cinza ou preto acinzentado e de formato irregular. A maioria das partículas é microesférica, com tamanho de partícula de 0,1 a 300,0 μm, densidade de cerca de 2 g/cm3 e densidade aparente de 1,0 a 300,0 μm. 1,8 g/cm3, possui grande área superficial específica e forte atividade de adsorção.
Mecanismo de desempenho anticorrosivo de revestimentos aprimorados com cinzas volantes
As cinzas volantes contêm um grande número de microesferas e estruturas vítreas esponjosas. Além disso, após o esmagamento das microesferas, ou seja, após a destruição da superfície, mais estruturas de poros e estruturas vítreas esponjosas serão expostas, o que pode aumentar a área superficial específica do pó. Utilizando essas características, pode ser utilizado como carga em outros produtos, tornando-se uma carga melhor funcional para revestimentos. Pesquisas mostram que cinzas volantes ultrafinas, como enchimento de tinta, podem combinar cobertura, nivelamento e resistência ao desgaste.
A resistência à corrosão do revestimento está intimamente relacionada com a porosidade do revestimento. Cinza volante é adicionada como enchimento no revestimento. Devido ao efeito pozolânico das cinzas volantes, elas podem preencher os poros do revestimento para evitar que meios corrosivos penetrem no interior do revestimento através do revestimento anticorrosivo.
A cinza volante tem boas propriedades mecânicas. O revestimento composto de cinza volante/resina pode aumentar a durabilidade do revestimento, evitar poros locais devido ao desgaste e perda de proteção e prolongar significativamente a vida útil do revestimento.
A adição de polímero condutor não só melhora o desempenho de bloqueio de água do revestimento, mas também reduz a taxa de oxidação do metal. Ao adicionar pó de zinco ou pó de alumínio ao revestimento anticorrosivo, o material ativo se torna o ânodo da reação de corrosão e protege a matriz metálica como cátodo.
Aplicação de moinho a jato em revestimentos anticorrosivos
Diferente do princípio tradicional de britagem mecânica, sob a ação do fluxo de ar de alta velocidade, o material é triturado através do impacto entre suas próprias partículas, do impacto e do efeito de cisalhamento do fluxo de ar no material, e do impacto, fricção e cisalhamento do material e outras peças. Além da força de impacto, a força de esmagamento também inclui forças de atrito e cisalhamento. O atrito é causado pelo movimento de fricção e retificação entre as partículas do material e a parede interna. É claro que este processo de fricção e moagem também ocorre entre as partículas. Como os dois métodos de britagem, impacto e retificação, são principalmente adequados para britagem fina de materiais frágeis, eles são especialmente adequados.
A britagem a jato tem algumas características especiais porque é diferente dos britadores comuns em termos de métodos e princípios de britagem:
A finura do produto é uniforme. Para o britador de fluxo de ar, durante o processo de britagem, devido à força centrífuga da rotação do fluxo de ar, as partículas grossas e finas podem ser classificadas automaticamente.
O tamanho médio das partículas dos materiais triturados é fino e pode ser triturado até um nível submícron;
O processo de produção é contínuo, a capacidade de produção é grande e o grau de autocontrole e automação é alto.
Fluxo do processo de preparação de pó ultrafino de calcita
O pó ultrafino de calcita, como material mineral não metálico comumente usado, tem uma ampla gama de aplicações na indústria e na tecnologia. Seu processo de preparação e qualidade afetam diretamente o desempenho e a competitividade do produto no mercado. Neste artigo, apresentaremos o processo de preparação do pó ultrafino de calcita e seu preço, na esperança de fornecer informações valiosas.
Fluxo do processo de preparação de pó ultrafino de calcita
A preparação do pó ultrafino de calcita envolve principalmente o processo de moagem. A seguir está o fluxo geral do processo:
1. Seleção de matéria-prima
A seleção de minério de calcita de alta qualidade como matéria-prima é o primeiro passo na preparação de pó ultrafino. A qualidade das matérias-primas está diretamente relacionada à pureza e ao desempenho do produto final.
2. esmagar
O minério de calcita selecionado é triturado, geralmente usando britador de mandíbula, britador de cone e outros equipamentos para triturar o minério original em partículas menores.
3. Moagem
Após a trituração, as partículas são posteriormente moídas usando equipamento de moagem ultrafina para obter o pó ultrafino necessário. A seleção de equipamentos de moagem ultrafina e o ajuste dos parâmetros do processo têm um impacto importante na finura e distribuição de partículas do produto.
4. Classificação
O pó de calcita moído pode ter certa heterogeneidade de partículas. O pó ultrafino é peneirado e classificado através de equipamentos de classificação para obter a finura necessária.
5. Embalagem
O pó ultrafino de calcita finalmente obtido é embalado em equipamentos de embalagem para garantir a qualidade do produto e facilitar o armazenamento, transporte e vendas.
O pó ultrafino de calcita é um importante material mineral não metálico, e seu processo de preparação e preço são cruciais para indústrias e campos de aplicação relacionados.
Se o efeito de modificação da superfície do pó de sílica é bom ou não, depende desses pontos!
O próprio pó de sílica é uma substância polar e hidrofílica. Possui diferentes propriedades de interface com a matriz polimérica e tem baixa compatibilidade. Muitas vezes é difícil dispersar no material de base. Portanto, geralmente é necessária a modificação da superfície do pó de sílica. Alterar propositalmente as propriedades físicas e químicas da superfície do pó de sílica de acordo com as necessidades da aplicação, melhorando assim sua compatibilidade com materiais poliméricos orgânicos e atendendo aos seus requisitos de dispersão e fluidez em materiais poliméricos.
Fatores como a qualidade da matéria-prima do pó de sílica, processo de modificação, método e modificador de modificação de superfície, dosagem do modificador, condições do processo de modificação (temperatura de modificação, tempo, pH e velocidade de agitação) afetam o efeito de modificação de superfície do pó de sílica. Entre eles, os métodos e modificadores de modificação de superfície são os principais fatores que afetam o efeito de modificação.
1. Qualidade das matérias-primas em pó de sílica
O tipo, tamanho de partícula, área superficial específica, grupos funcionais de superfície e outras propriedades do pó de sílica afetam diretamente sua combinação com modificadores de superfície. Os efeitos de modificação dos diferentes tipos de pó de sílica também são diferentes. Dentre eles, o pó de sílica esférica possui boa fluidez, é fácil de combinar com o modificador durante o processo de modificação e pode ser melhor disperso no sistema polimérico orgânico. E a densidade, dureza, constante dielétrica e outras propriedades são significativamente melhores do que o pó de sílica angular.
2. Métodos e modificadores de modificação de superfície
Atualmente, os métodos de modificação superficial do pó de sílica são principalmente modificação orgânica, modificação inorgânica e modificação mecanoquímica, entre os quais o método de modificação mais comumente usado é a modificação orgânica. Quando o efeito de modificação única não é bom, você pode considerar combinar a modificação orgânica com outros métodos de modificação para modificação composta.
(1) Modificação orgânica
A modificação orgânica é um método que utiliza grupos funcionais na matéria orgânica para realizar adsorção física, adsorção química e reações químicas na superfície do pó de sílica para alterar as propriedades superficiais do pó de sílica.
(2) Modificação inorgânica
A modificação inorgânica refere-se ao revestimento ou composição de metais, óxidos inorgânicos, hidróxidos, etc. na superfície do pó de sílica para dar novas funções ao material. Por exemplo, Oyama et al. usou um método de precipitação para cobrir a superfície do SiO2 com Al (OH) 3 e, em seguida, envolveu o SiO2 modificado com polidivinilbenzeno, que pode atender a certos requisitos especiais de aplicação.
(3) Modificação mecanoquímica
A modificação mecanoquímica refere-se primeiro ao uso de moagem ultrafina e outras forças mecânicas fortes para ativar a superfície das partículas de pó para aumentar pontos ativos ou grupos ativos na superfície do pó de sílica e, em seguida, combinar modificadores para obter a modificação composta do pó de sílica.
3. Dosagem do modificador
A quantidade de modificador está geralmente relacionada ao número de pontos ativos (como Si-OH) na superfície do pó de sílica e à camada monomolecular e à espessura bimolecular do modificador que cobre a superfície.
Quando a quantidade de modificador é muito pequena, o grau de ativação da superfície do pó de sílica modificado não será alto; quando a quantidade de modificador é muito grande, não só aumentará o custo da modificação, mas também formará uma camada física multicamadas na superfície do pó de sílica modificado. A adsorção faz com que a interface entre o pó de sílica e o polímero orgânico forme uma camada fraca, resultando na incapacidade de funcionar como uma ponte de molécula única.
4. Processo de modificação e otimização de condições
Os processos de modificação comumente usados para pó de sílica incluem principalmente modificação a seco, modificação a úmido e modificação de compósito.
A modificação a seco é uma modificação na qual o pó de sílica é disperso em um equipamento de modificação em um estado relativamente seco e combinado com uma certa quantidade de modificador de superfície a uma certa temperatura. O processo de modificação a seco é simples e tem baixo custo de produção. Atualmente é o principal método de modificação da superfície do pó de sílica doméstico e é adequado para pó de sílica em nível de mícron.
Além disso, para obter um bom efeito de modificação do pó de sílica, a temperatura, o pH, o tempo, a velocidade de agitação e outras condições do processo durante o processo de modificação devem ser controlados.
A temperatura de modificação é uma condição importante para a condensação, desidratação e formação de fortes ligações covalentes entre o modificador e o pó de sílica. A temperatura de modificação não deve ser muito alta ou muito baixa. Uma temperatura muito alta fará com que o modificador se decomponha ou volatilize, e uma temperatura muito baixa fará com que o modificador se decomponha ou volatilize. Isto reduzirá a taxa de reação entre o modificador e o pó de sílica, afetando o efeito de modificação.
Aprenda sobre o silício preto e suas aplicações
A origem do nome silício preto é que, vista pelo olho humano, a cor é preta. Devido à microestrutura da superfície, o silício preto pode absorver quase 100% da luz incidente e muito pouca luz é refletida, por isso parece preto ao olho humano.
As propriedades ópticas e semicondutoras exclusivas dos materiais de silício preto trouxeram uma ampla gama de aplicações para sensores fotoelétricos (fotodetectores, câmeras de imagem térmica, etc.), como câmeras de baixa luminosidade que funcionam nas bandas duplas do visível e do infravermelho próximo, trazendo grandes benefícios para aplicações civis e militares. Venha para muitas conveniências.
Uma das propriedades mais atraentes do silício preto é sua refletividade bastante baixa e capacidade de absorção de grande angular em uma ampla faixa espectral. A refletividade do silício preto geralmente pode atingir menos de 10%, o que é muito útil para nanocones ou nanofios. A estrutura especial da relação de diâmetro pode reduzir ainda mais a refletividade média para menos de 3%, otimizando os parâmetros do processo.
Com o desenvolvimento da tecnologia de processamento fino de silício, a microestrutura do silício preto se desenvolveu desde a primeira estrutura de nanocone processada por laser de femtosegundo até estruturas de pirâmide, buraco, nanofio e compósitos.
Após anos de exploração, vários sistemas de processamento foram estabelecidos para métodos de processamento de silício negro. Os métodos comumente usados incluem método de laser de femtossegundo, método de gravação eletroquímica, método de gravação de íon reativo, método ácido, método alcalino, método de gravação assistida por metal, etc. Cada método de processamento possui morfologia de microestrutura diferente e propriedades ópticas disponíveis.
Ao mesmo tempo, a definição de silício negro expandiu-se gradualmente. Não está mais limitado ao silício microestruturado processado por laser de femtosegundo, e a cor não está limitada ao preto. Contanto que tenha uma capacidade óbvia de retenção de luz, pode ser chamado de silício microestruturado. É material de silício preto.
Ao controlar o tamanho estrutural característico do silício poroso multicamadas, os pesquisadores controlam artificialmente as mudanças em seu índice de refração. A superfície de silício tem diferentes efeitos de absorção para diferentes luzes e, em última análise, cores diferentes aparecem sob os olhos humanos. Esta solução técnica pode ser aplicada a um detector de quatro quadrantes, de modo que cada quadrante apresente diferentes características de resposta espectral.
Como um novo material, o silício preto tem muitas propriedades excelentes e tem sido usado em muitos campos, como taxa de absorção de luz extremamente alta e sensibilidade à luz, que pode ser usada como camada absorvente de fotodetectores; usar as propriedades anti-reflexo do silício preto e características de grande angular, como absorção, pode melhorar o desempenho do dispositivo, como taxa de resposta fotoelétrica e faixa espectral de resposta; a estrutura piramidal do silício preto possui excelentes características de emissão de campo, portanto pode ser usada como material de emissão de campo. O silício preto também possui excelentes propriedades de fotoemissão. Devido às suas propriedades luminescentes, pode ser utilizado como material fotoluminescente; usando a área de superfície específica ultra-alta do silício preto, ele pode ser usado como um adesivo sólido ou estrutura de dissipação de calor entre materiais de silício.
Em muitas aplicações, os materiais de silício preto demonstraram seu grande valor na melhoria da eficiência fotovoltaica de células solares industriais de silício cristalino. Com o desenvolvimento explosivo da tecnologia de wafer de silício para corte de fio diamantado, a camada de dano durante o corte de wafer de silício foi bastante reduzida, e wafers de silício monocristalino ou policristalino mais finos também podem ser fornecidos, o que promoveu muito o desenvolvimento vigoroso da indústria fotovoltaica e melhorou o desempenho dos dispositivos. Eficiência de conversão fotoelétrica, as células fotovoltaicas precisam urgentemente de tecnologia de superfície frontal com baixa refletividade e absorção de grande angular e design estrutural com absorção aprimorada. A tecnologia de silício preto mostra acoplamento natural no campo fotovoltaico.
Quais são as aplicações do grafeno na área de condutividade térmica?
Atualmente, com o contínuo aprofundamento da pesquisa, a aplicação do grafeno na área de condutividade térmica tem alcançado resultados notáveis, incluindo a formação de filmes de grafeno por meio de ligações químicas entre folhas, como carga em materiais compósitos termicamente condutivos e revestimentos termicamente condutivos, e a preparação de grafeno. Fibra de polietileno novos materiais têxteis funcionais, etc.
1. Filme térmico de grafeno
O filme de grafite artificial tem sido a escolha ideal para filmes termocondutores há muito tempo no passado. Geralmente pode ser usado como dissipador de calor em componentes eletrônicos e é fixado na superfície de componentes eletrônicos que geram calor facilmente para dispersar uniformemente o calor gerado pela fonte de calor. No entanto, como os filmes de grafite de alta condutividade térmica são preparados principalmente usando a rota técnica do método de carbonização-grafitização de filmes PI, que requer filmes de poliimida de alta qualidade como matéria-prima, e sua pesquisa, desenvolvimento e produção apresentam altas barreiras técnicas, a indústria tem sempre esperei Outras alternativas podem ser encontradas para resolver o problema de bloqueio de matérias-primas pela tecnologia, e o filme condutor térmico de grafeno é uma alternativa ideal.
2. Enchimento condutor térmico
Como um enchimento bidimensional termicamente condutor, o grafeno é mais fácil de formar uma rede termicamente condutora do que os enchimentos granulares e tem boas perspectivas de aplicação em materiais de interface térmica e revestimentos termicamente condutivos.
a. Como material de interface térmica, enchimento termicamente condutor
Em comparação com os enchimentos granulares termicamente condutivos tradicionais, os enchimentos termicamente condutivos que usam grafeno como material de interface térmica podem não apenas utilizar sua condutividade térmica ultra-alta no plano, mas sua grande relação diâmetro-espessura também é mais propícia à construção de um rede tridimensional de condutividade térmica. Possui fortes vantagens na composição com cargas de outras dimensões para melhorar a condutividade térmica de materiais de interface térmica.
b. Como enchimento para revestimentos de dissipação de calor
O problema de dissipação de calor é um grande gargalo que restringe o desenvolvimento de dispositivos leves de alto desempenho. Como um revestimento industrial especial, o revestimento de dissipação de calor pode aumentar a velocidade de dissipação de calor e a eficiência da superfície do objeto, aumentando a taxa de radiação infravermelha da superfície da fonte de calor e reduzindo a temperatura da superfície do material. Atenda à necessidade de dissipação de calor eficiente dos dispositivos, apesar das restrições de espaço e tamanho.
3. Têxteis funcionais de fibra de grafeno de alta condutividade térmica
A fibra de grafeno de alta condutividade térmica é um novo tipo de material de fibra de carbono composto por unidades de grafeno montadas e organizadas de maneira ordenada. Ele é montado de maneira ordenada usando dispersão de óxido de grafeno ou dispersão de grafeno funcionalizada por fiação úmida. . Sua principal vantagem é que possui boas propriedades mecânicas, elétricas e térmicas ao mesmo tempo, podendo ser combinado com a tecnologia têxtil para produzir têxteis funcionais em grandes quantidades por meio da fiação úmida.
Atualmente, a condutividade térmica ultra-alta do grafeno pode ser usada para produzir roupas de aquecimento elétrico que podem manter o calor e o frio, bem como tecidos termicamente condutores e com sensação de frescor. As roupas de aquecimento elétrico de grafeno usam principalmente grafeno para converter a energia da fonte de alimentação em calor e, em seguida, combinam a condutividade térmica ultra-alta do grafeno para transferir calor uniformemente para todo o corpo. Pode manter o tecido leve e macio, proporcionando excelente desempenho de isolamento térmico. Os têxteis termicamente condutores e com sensação de frescor utilizam a alta condutividade térmica do grafeno, que causa rápida perda de calor da superfície da pele após o contato da pele com os têxteis, reduzindo significativamente a temperatura corporal e proporcionando às pessoas uma experiência de uso mais confortável.