Оксид кальция: новатор в области защиты окружающей среды
Оксид кальция, обычно известный как негашеная известь, представляет собой белое или серовато-белое твердое вещество с сильным водопоглощением. Он может реагировать с водой, образуя гидроксид кальция и выделяя много тепла.
Эта основная характеристика химической реакции является основой его большого успеха в области защиты окружающей среды.
В области очистки воды оксид кальция продемонстрировал исключительные возможности.
Регулируя значение pH водоемов, он может эффективно нейтрализовать кислые сточные воды и уменьшать ущерб от подкисления воды водным экосистемам.
В то же время оксид кальция может также реагировать с загрязняющими веществами, такими как ионы тяжелых металлов и фосфаты в водоемах, образуя нерастворимые в воде осадки, тем самым удаляя эти вредные вещества и улучшая качество воды.
Эта характеристика делает оксид кальция важным сырьем для очистки сточных вод и питьевой воды, обеспечивая экономичное и эффективное решение для защиты водных ресурсов.
Оксид кальция также играет незаменимую роль в обработке твердых отходов.
Он может реагировать с кислотными веществами в опасных отходах, чтобы снизить их токсичность, а в некоторых случаях, посредством высокотемпературной кальцинации, он может даже преобразовывать отходы в ценные строительные материалы или адсорбенты для достижения вторичной переработки ресурсов.
Это не только снижает загрязнение окружающей среды, вызванное захоронением и сжиганием, но и способствует устойчивому использованию ресурсов.
Перед лицом проблемы глобального потепления оксид кальция также демонстрирует потенциал в технологии улавливания и хранения углерода (CCS).
Реагируя с диоксидом углерода с образованием карбоната кальция, оксид кальция может использоваться в качестве эффективного поглотителя диоксида углерода.
Хотя эта технология все еще находится на стадии исследований и разработок, ее низкая стоимость и высокая эффективность открывают новые идеи для снижения выбросов парниковых газов.
В сельском хозяйстве оксид кальция, как почвенный кондиционер, может регулировать pH почвы, повышать плодородие почвы и способствовать росту урожая.
Он также может эффективно убивать вредные бактерии и паразитов в почве, сокращать использование пестицидов и способствовать развитию сельского хозяйства в более экологически чистом и устойчивом направлении.
С развитием науки и техники и повышением осведомленности об окружающей среде применение оксида кальция в области охраны окружающей среды станет более обширным и глубоким.
От очистки воды до переработки твердых отходов, от технологии улавливания углерода до улучшения сельского хозяйства, оксид кальция становится мостом, соединяющим природу и технологии, прошлое и будущее благодаря своим уникальным свойствам. У нас есть основания полагать, что в ближайшем будущем оксид кальция засияет в большем количестве областей и станет важной силой в содействии глобальной охране окружающей среды.
В эту эпоху, полную вызовов и возможностей, давайте обратим внимание и поддержим инновационные материалы и технологии, такие как оксид кальция, которые незаметны, но могут сыграть огромную роль в области охраны окружающей среды, и будем работать вместе, чтобы создать более экологичный и здоровый дом на Земле.
Технология и оборудование для измельчения доломита
1. В области строительных материалов молотый доломит может использоваться как высококачественный наполнитель для производства искусственного мрамора, керамики и т. д. Его порошок может улучшить физические свойства материала, такие как повышение твердости и износостойкости.
2. В металлургической промышленности доломитовый порошок может использоваться в качестве флюса. Он помогает снизить температуру плавления руды, ускорить процесс плавки металла и повысить эффективность плавки.
3. В сельском хозяйстве обработанный доломитовый порошок может использоваться в качестве почвенного кондиционера. Он может регулировать pH почвы и обеспечивать питательные вещества, такие как кальций и магний, для роста растений. Он особенно подходит для кислых почв и способствует повышению плодородия почвы.
Процесс измельчения доломита
1. Дробление и просеивание: измельчают доломитовую руду, чтобы размер ее частиц соответствовал требованиям шлифовального оборудования. Затем измельченный материал сортируют с помощью просеивающего оборудования для удаления частиц большего или меньшего размера.
2. Измельчение: отправка отсортированных частиц доломита в мельницу для измельчения. Обычно используемое оборудование для измельчения включает вертикальную мельницу, европейскую мельницу, сверхтонкую мельницу и т. д.
3. Сортировка и разделение: измельченный порошок сортируется и снова разделяется с помощью сортировочного оборудования, чтобы гарантировать, что порошки с разными размерами частиц могут быть точно разделены.
4. Упаковка и транспортировка: конечный порошок доломита упаковывается в соответствии с целью транспортировки и применения.
В реальном производстве конкретный технологический процесс может отличаться из-за таких факторов, как выбор оборудования, масштаб производства и требования к продукту.
С точки зрения промышленного применения доломит и его серия продуктов имеют широкие перспективы применения. Обычные продукты из доломита на рынке включают доломитовую руду с различными размерами частиц, доломитовый песок (6-10 меш, 10-20 меш, 20-40 меш, 40-80 меш, 80-120 меш) и доломитовый порошок (10 меш, ультратонкий доломитовый порошок 140 меш, 325 меш, 600 меш, 1000 меш, 1600 меш) и т. д.
Оборудование машины для ультратонкого помола доломита включает дробилку, ковшовый элеватор, бункер для хранения, вибрационный питатель, узел измельчения микропорошка, классификатор преобразования частоты, двойной циклонный уловитель порошка, импульсную систему пылеудаления, вентилятор высокого давления, воздушный компрессор, электрическую систему управления и т. д.
9 стандартов использования талька в пластмассах
Тальк назван так из-за своей мягкой текстуры и сильного жирного ощущения. Это гидратированный магнийсиликатный минерал со слоистой структурой, в основном содержащий силикат магния, оксид алюминия, оксид никеля и т. д.
Тальк обладает превосходными физическими и химическими свойствами, такими как смазывающая способность, антилипкость, текучесть, огнестойкость, кислотостойкость, изоляция, высокая температура плавления, химическая инертность, хорошая укрывистость, мягкость, хороший блеск, сильная адсорбция и т. д. Он широко используется в покрытиях, красках, пластмассах, производстве бумаги, керамики, косметике, лекарствах, продуктах питания, предметах первой необходимости и других отраслях промышленности.
Тальк является одним из наиболее широко используемых неорганических порошков в пластиковых изделиях. Особенностью талька в пластиковых изделиях является то, что он может значительно улучшить определенные свойства пластиковых изделий. Поэтому при выборе талька следует также соблюдать следующие требования к тальку.
Высокая чистота
Чем выше чистота талька, тем лучше его армирующий эффект. Среди других минеральных примесей в тальке металлические минералы (особенно железо) оказывают весьма очевидное влияние на свойство пластика противостоять старению.
Структура
Тальк обычно имеет форму плотных блоков, листьев, радиалов и волокон. Поскольку кристаллическая структура талька слоистая, он имеет тенденцию расщепляться на чешуйки и обладает особой смазывающей способностью.
Высококачественный ультратонкий тальк имеет хлопьевидную структуру. При использовании в пластиковых изделиях он может быть равномерно распределен в смоле слоистым образом и имеет хорошую совместимость и взаимодополняемость механических свойств со смолой.
Мокрая белизна и оттенок
После смешивания талька и пластика цвет пластика более или менее меняется. Темные пластиковые изделия не имеют слишком высоких требований к белизне добавляемого талька. Однако для того, чтобы светлые изделия имели лучшие цвета, тальк должен иметь более высокую мокрую белизну и подходящий оттенок.
Содержание диоксида кремния
Содержание кремния (SiO2) в тальке является важным показателем для измерения сорта талька. Чем выше содержание кремния в тальке, тем выше чистота талька, тем лучше эффект нанесения и выше цена.
Клиентам необходимо выбирать тальк в соответствии с требованиями к эксплуатационным характеристикам различных пластиковых изделий. Например, содержание кремния в тальке, добавляемом в сельскохозяйственную пленку, должно быть выше, размер частиц должен быть небольшим, а распределение размеров частиц должно быть узким, чтобы светопропускание пленки было хорошим, а прочность на разрыв и сопротивление проколу пленки были улучшены.
Для талька, используемого в литье под давлением, пластинах и стержнях, требования к содержанию кремния не должны быть слишком высокими. Изделия с более низким содержанием кремния не только дешевле, но и могут улучшить твердость и ударную вязкость пластиковых изделий.
Цвет
Цвета необработанной руды талька отличаются друг от друга, они могут быть белыми, серыми, светло-красными, розовыми, светло-голубыми, светло-зелеными и другими цветами. Тальковый порошок также имеет особый серебристый или жемчужный цвет и имеет разную степень твердого блеска. Этот цвет может улучшить внешний вид и визуальный эффект продукта.
Свойства поверхности
Тальковый порошок имеет различные свойства поверхности в зависимости от его источника. Удельная площадь поверхности и скорость поглощения масла в значительной степени определяются минеральными ресурсами и тонкостью продукта. Другими факторами, влияющими на эти свойства, являются шероховатость поверхности, форма частиц и объем пор. Большая удельная площадь поверхности и структура внешнего вида талькового порошка не только влияют на дозировку добавок, но и способствуют силе связи между структурами смолы, тем самым улучшая физические свойства пластиковых изделий.
Влажность
Структурная морфология талькового порошка определяет его характеристики. Хотя тальковый порошок является гидрофобным, из-за неровности края формы его частиц он содержит как структурную воду, так и кристаллическую воду. Поэтому содержание влаги в тальке больше, чем в карбонате кальция. Влага может легко повлиять на эксплуатационные характеристики пластмасс, поэтому удаление влаги из талька и процесс сушки должны быть высоко оценены.
Статическое электричество
Тальк имеет слоистую структуру и большую удельную площадь поверхности. Неправильная форма частиц и выпуклая и вогнутая форма поверхности делают его имеющим большой коэффициент трения и легко генерирующим статическое электричество, что затрудняет рассеивание агломерации между мелкими частицами и влияет на эффект нанесения.
Текучесть
В процессе экструзии хлопьевидная структура талька имеет плохую текучесть и трудности в диспергировании, чем другие гранулированные неорганические материалы, а главный крутящий момент шнека большой, поэтому лучшая активация и покрытие являются ключом к преодолению этих проблем.
Применение нитрида бора в здравоохранении
Нитрид бора представляет собой слоистый молекулярный кристалл с гексагональной регулярной сетчатой структурой, состоящей из третьего основного элемента группы бора и пятого основного элемента группы азота. В молекулярном кристаллическом слое атомы бора и атомы азота объединены координационными связями, а сила связи координационной связи очень велика, поэтому атомы B и атомы N в слое тесно связаны. Слои соединены молекулярными связями. Поскольку молекулярные связи слабые, очень легко отвалиться между слоями.
Согласно различным кристаллическим формам, кристаллическую структуру нитрида бора можно в основном разделить на четыре типа: гексагональный нитрид бора (h-BN), кубический нитрид бора (c-BN), вюрцитный нитрид бора (w-BN) и ромбоэдрический нитрид бора (r-BN). Среди них наиболее широко используется гексагональный нитрид бора (h-BN).
Применение нитрида бора в биомедицинской области
BN обладает хорошей биосовместимостью in vitro и in vivo и имеет схожие или даже превосходящие свойства материалов на основе графена в биологических приложениях. Его можно использовать в антибактериальных целях, доставке лекарств, агентах доставки бора, тканевой инженерии, визуализации in vivo и других областях.
(1) Антибактериальный
Недавно некоторые исследования показали, что нанолисты нитрида бора оказывают эффективное антибактериальное действие на бактерии с устойчивостью к противомикробным препаратам (AMR) и обладают хорошей биосовместимостью в организме, не вызывая вторичной устойчивости к препаратам при длительном использовании.
(2) Доставка лекарств
h-BN также считается перспективным носителем лекарств. Гексагональные нанолисты нитрида бора (BNNS) были синтезированы в больших количествах в свое время методом солевого шаблона и эффективно подавляли пролиферацию рака молочной железы в экспериментах in vivo и in vitro, что указывает на потенциал BNNS в приложениях по доставке лекарств. Некоторые исследования показали, что при использовании сферического BN в качестве носителя мозговой натрийуретический пептид, загруженный дезоксирибонуклеиновой кислотой, проникает в опухолевые клетки IAR-6-1 через путь эндоцитоза, а затем высвобождает DOX в цитоплазму и ядро, тем самым нацеливаясь на раковые клетки и убивая их.
(3) Тканевая инженерия
В области стоматологических материалов BNN были приготовлены с помощью высокоэнергетического шарового измельчения и диспергированы в циркониевой матрице, а композитный порошок был консолидирован плазменным спеканием. Цирконий с добавлением BNN показал прочность до 27,3% и вязкость разрушения 37,5% и ингибировал деградацию циркониевой матрицы во влажной среде, демонстрируя потенциальную ценность BNN в качестве армирования стоматологического материала.
(4) Борный агент доставки
Благодаря высокому содержанию бора и низкой цитотоксичности наноматериалы нитрида бора могут использоваться в качестве агентов доставки бора для бор-нейтронной захватной терапии (БНЗТ). БНЗТ — это новый тип специфического лучевого лечения рака, который может нацеливаться и убивать раковые клетки, не нанося вреда нормальным клеткам. Было показано, что нанотрубки нитрида бора, модифицированные полиэтиленгликолем, являются агентами доставки бора для БНЗТ. Накопление бора в клетках меланомы B16 примерно в три раза больше, чем у агента доставки бора второго поколения BSH (динатрийтиододекаборан). Нанотрубки нитрида бора, модифицированные полилизином и фолиевой кислотой, селективно поглощаются клетками мультиформной глиобластомы после связывания с флуоресцентными квантовыми точками. Их можно использовать не только в качестве агентов доставки бора для БНЗТ, но и отслеживать внутриклеточное поведение лекарств. Также сообщалось, что наносферы нитрида бора являются высококачественным резервуаром бора для лечения рака предстательной железы. Нитрид бора с контролируемой кристалличностью может непрерывно высвобождать бор, тем самым снижая активность клеток рака простаты и вызывая апоптоз клеток. Модель опухоли in situ подтвердила противораковую эффективность полых сфер нитрида бора in vivo.
Производство сферического кремнеземного порошка
Сферический кремниевый порошок имеет относительно высокую чистоту, очень мелкие частицы, хорошие диэлектрические свойства и теплопроводность, а также имеет преимущества низкого коэффициента расширения. Он широко используется в крупномасштабной упаковке интегральных схем, аэрокосмической промышленности, покрытиях, медицине и повседневной косметике и является незаменимым важным наполнителем.
Существует два метода получения сферического кремниевого микропорошка: физико-химический метод и химический метод. Физические и химические методы в основном включают в себя пламенный метод, метод дефлаграции, метод распыления расплава высокой температуры, плазменный метод и метод самораспространяющегося низкотемпературного горения. Химический метод в основном включает в себя газофазный метод, жидкофазный метод (золь-гель метод, метод осаждения, метод микроэмульсии), метод химического синтеза и т. д.
В процессе производства сферического кремниевого микропорошка строгий контроль каждого производственного звена является ключом к обеспечению соответствия качества продукции стандартам.
Основным сырьем сферического кремниевого микропорошка является угловатый расплавленный или кристаллический кремниевый микропорошок.
Стабильность сырья
Сырьем, используемым для производства сферического кремниевого микропорошка, предпочтительно является угловатый кремниевый микропорошок, переработанный из той же рудной жилы и того же производственного процесса, чтобы максимизировать однородность сырья и гарантировать, что продукты с высокой скоростью сфероидизации производятся при условии, что температура сфероидизации, подача газа, количество сырья, давление, скорость потока и другие факторы остаются неизменными.
Физико-химические показатели сырья должны контролироваться в определенном диапазоне
Физико-химические показатели сырья слишком сильно колеблются, что не только повлияет на температуру сфероидизации, но и на дисперсию сфер.
Размер частиц сырья и распределение частиц по размерам
Различные размеры частиц имеют разные области нагрева, а также точки их температуры пассивации после нагрева также различны.
Дисперсность частиц сырья
В процессе обработки угловатого кремниевого микропорошка, особенно ультрадисперсного угловатого кремниевого микропорошка, часто происходит вторичная агломерация порошка из-за увеличения поверхностной энергии.
Содержание влаги в сырье
Если угловой кремниевый микропорошок, используемый в качестве сырья для сферического кремниевого микропорошка, подвергается воздействию таких факторов, как неправильная защита, слишком длительное время хранения и чрезмерная влажность окружающей среды, это приведет к тому, что порошок будет впитывать влагу, иметь высокое содержание влаги и агломерироваться, что также повлияет на эффект сфероидизации сферического кремниевого микропорошка.
Радиоактивные элементы в сырье должны быть низкими
Что касается сырья для производства низкорадиоактивного сферического кремниевого микропорошка, только когда сами радиационные элементы (такие как уран U, торий Th и т. д.) очень низки, производимые продукты могут соответствовать требованиям низкорадиоактивного сферического кремниевого микропорошка.
Существует два звена в модификации поверхности сферического кремниевого микропорошка. Одно из них заключается в диспергировании вторичных агломерированных частиц сферического кремниевого микропорошка сырья - углового кремниевого микропорошка, особенно сверхтонкого углового кремниевого микропорошка, и сначала выполняется обработка поверхностной активации для диспергирования частиц перед сферизацией. Для этого необходимо, чтобы используемый поверхностный диспергатор полностью испарялся при высокой температуре, в противном случае это приведет к образованию углеродных отложений в сферическом кремниевом микропорошке, что повлияет на качество продукта.
Второе — поздняя модификация сферического кремниевого микропорошка. Когда кремниевый микропорошок используется в качестве неорганического наполнителя и смешивается с органической смолой, возникают проблемы плохой совместимости и трудности в диспергировании, что приводит к плохой термостойкости и влагостойкости таких материалов, как корпус интегральных схем и подложки, тем самым влияя на надежность и стабильность продукта. Для того чтобы улучшить проблему связи интерфейса между кремниевым микропорошком и органическими полимерными материалами и улучшить его эксплуатационные характеристики, как правило, необходимо модифицировать поверхность кремниевого микропорошка.
Ключ к эффективной модификации порошка
Модификация поверхности порошка, также известная как модификация поверхности, обработка поверхности и т. д., относится к использованию определенных методов (физических, химических или механических и т. д.) для обработки, модификации и обработки поверхности частиц и целенаправленного изменения физических и химических свойств поверхности порошка для соответствия требованиям обработки и применения порошка. Поэтому понимание физических и химических свойств порошков имеет решающее значение для эффективного изменения этих свойств поверхности порошка для достижения эффективной модификации порошка.
Удельная площадь поверхности
Удельная площадь поверхности порошковых материалов связана с их размером частиц, распределением размеров частиц и пористостью. Для порошковых материалов удельная площадь поверхности связана с размером частиц. Чем мельче частица, тем больше удельная площадь поверхности; она связана с шероховатостью поверхности частицы. Чем шероховатее поверхность, тем больше удельная площадь поверхности; она в значительной степени связана с порами на поверхности частицы. Удельная площадь поверхности пористого порошка резко увеличивается. Удельная площадь поверхности порошковых материалов с развитыми микропорами может достигать нескольких тысяч квадратных метров на грамм.
Удельная площадь поверхности является одним из важнейших свойств поверхности порошковых материалов и одной из основных основ для определения количества модификатора поверхности. Количество модификатора поверхности связано с удельной площадью поверхности порошка. Чем больше удельная площадь поверхности, тем больше требуется модификатора поверхности для достижения той же скорости покрытия.
Поверхностная энергия
Поверхностная энергия порошка связана с его структурой, типом связи и силой связи между атомами, количеством поверхностных атомов и поверхностными функциональными группами. После измельчения материала образуется новая поверхность, и часть механической энергии преобразуется в поверхностную энергию новой поверхности. В общем, чем выше поверхностная энергия порошка, тем больше он склонен к агломерации, и тем сильнее водопоглощение и адгезия.
Смачиваемость поверхности
Смачиваемость или гидрофобность поверхности неорганического порошка является одним из важных свойств поверхности наполнителей для композитных материалов на основе полимеров, таких как пластики, резины, клеи и наполнители или пигменты для масляных покрытий.
Характеристики поверхностной адсорбции
Когда молекулы (или атомы) в газовой фазе или жидкой фазе сталкиваются с поверхностью порошка, взаимодействие между ними заставляет некоторые молекулы (атомы, ионы) оставаться на поверхности порошка, в результате чего концентрация этих молекул (или атомов, ионов) на поверхности порошка становится больше, чем в газовой фазе или жидкой фазе. Это явление называется адсорбцией. Порошки обычно называют адсорбентами, а адсорбированные вещества — адсорбатами. Чем больше удельная площадь поверхности порошка, тем значительнее явление адсорбции.
Электрические свойства поверхности порошка
Электрические свойства поверхности порошка определяются заряженными ионами на поверхности порошка, такими как H+, 0H- и т. д. Электрические свойства порошковых материалов в растворе также связаны со значением pH раствора и типом ионов в растворе. Заряд и размер поверхности порошка влияют на электростатические силы между частицами, между частицами и молекулами поверхностно-активных веществ и другими химическими веществами, тем самым влияя на характеристики сцепления и дисперсии между частицами и адсорбцию модификаторов поверхности на поверхности частиц.
Химические свойства поверхности порошка
Химические свойства поверхности порошка связаны с кристаллической структурой, химическим составом, поверхностными адсорбентами и т. д. порошкового материала. Он определяет адсорбционную и химическую реакционную активность порошка при определенных условиях, а также электрические свойства поверхности и смачиваемость и т. д. Поэтому он оказывает важное влияние на его эксплуатационные характеристики и взаимодействие с молекулами модификаторов поверхности. Химические свойства поверхности порошка в растворе также связаны со значением pH раствора.
Керамика на основе карбида кремния: применение в фотоэлектрической промышленности
Керамика из карбида кремния обладает хорошей механической прочностью, термической стабильностью, стойкостью к высоким температурам, стойкостью к окислению, стойкостью к тепловому удару и химической коррозии и широко используется в таких горячих областях, как металлургия, машиностроение, новая энергетика, строительные материалы и химикаты. Ее производительность также достаточна для диффузии ячеек TOPcon в фотоэлектрическом производстве, LPCVD (химическое осаждение паров низкого давления), PECVD (плазменное химическое осаждение паров) и других термических технологических связях.
По сравнению с традиционными кварцевыми материалами, опоры лодок, лодки и фитинги для труб из керамических материалов из карбида кремния обладают более высокой прочностью, лучшей термической стабильностью, отсутствием деформации при высоких температурах и сроком службы более чем в 5 раз больше, чем у кварцевых материалов. Они могут значительно снизить стоимость использования и потери энергии, вызванные обслуживанием и простоями. Они имеют очевидные преимущества в стоимости и широкий спектр сырья.
Среди них реакционно-связанный карбид кремния (RBSC) имеет низкую температуру спекания, низкую себестоимость производства и высокую плотность материала. В частности, в процессе реакционного спекания практически отсутствует объемная усадка. Он особенно подходит для изготовления крупногабаритных и сложных по форме структурных деталей. Поэтому он наиболее подходит для производства крупногабаритных и сложных изделий, таких как опоры лодок, лодочки, консольные лопасти, печные трубы и т. д.
Лодочки из карбида кремния также имеют большие перспективы развития в будущем. Независимо от процесса LPCVD или процесса диффузии бора, срок службы кварцевой лодочки относительно низок, а коэффициент теплового расширения кварцевого материала не соответствует коэффициенту теплового расширения материала из карбида кремния. Поэтому легко получить отклонения в процессе согласования с держателем лодочки из карбида кремния при высокой температуре, что может привести к тряске лодочки или даже ее поломке. Лодочка из карбида кремния принимает интегрированный маршрут процесса формования и общей обработки. Требования к ее форме и допуску положения высоки, и она лучше взаимодействует с держателем лодочки из карбида кремния. Кроме того, карбид кремния обладает высокой прочностью, а поломка лодок, вызванная человеческим столкновением, намного меньше, чем у кварцевых лодок.
Трубка печи является основным компонентом теплопередачи печи, который играет роль в герметизации и равномерной передаче тепла. По сравнению с трубками кварцевой печи трубки из карбида кремния обладают хорошей теплопроводностью, равномерным нагревом и хорошей термической стабильностью. Срок службы более чем в 5 раз превышает срок службы кварцевых трубок. Однако сложность изготовления трубок из карбида кремния очень высока, а выход годного также очень низок. Он все еще находится на стадии исследований и разработок и еще не был запущен в массовое производство.
При комплексном сравнении, будь то с точки зрения производительности продукта или стоимости использования, керамические материалы из карбида кремния имеют больше преимуществ, чем кварцевые материалы в определенных аспектах области солнечных элементов. Применение керамических материалов из карбида кремния в фотоэлектрической промышленности значительно помогло фотоэлектрическим компаниям сократить инвестиционные затраты на вспомогательные материалы и улучшить качество и конкурентоспособность продукции. В будущем, с широкомасштабным применением крупногабаритных трубок для печей из карбида кремния, лодочек из высокочистого карбида кремния и опор для лодочек, а также постоянным снижением затрат, применение керамических материалов на основе карбида кремния в области фотоэлектрических элементов станет ключевым фактором повышения эффективности преобразования световой энергии и снижения затрат отрасли в области фотоэлектрической генерации, а также окажет важное влияние на развитие новой фотоэлектрической энергетики.
Применение карбида кремния в фотоэлектрической промышленности
С ростом мирового спроса на энергию ископаемая энергия, в основном нефть, уголь и природный газ, в конечном итоге будет исчерпана. Кроме того, ископаемая энергия также будет вызывать серьезное загрязнение окружающей среды во время использования. Чтобы решить вышеуказанные проблемы, внимание людей привлекли возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия, энергия ветра, гидроэнергетика и ядерная энергия.
Основным способом использования солнечной энергии является фотоэлектрическая генерация. По сравнению с другими технологиями генерации энергии фотоэлектрическая генерация имеет такие преимущества, как экологичность и безвредность для окружающей среды, наличие достаточных ресурсов солнечной энергии, безопасность и надежность в процессе генерации энергии, а также простота установки и транспортировки оборудования для генерации энергии. Можно предвидеть, что широкомасштабное продвижение фотоэлектрической генерации окажет положительное влияние на управление энергетическими и экологическими кризисами.
Согласно принципу фотоэлектрической генерации энергии, когда солнечный свет падает на фотоэлектрические компоненты (например, солнечные панели), фотоны взаимодействуют с электронами в фотоэлектрических материалах, заставляя электроны выходить из материалов и образовывать фототок, который является постоянным током. Поскольку большая часть электрооборудования питается от переменного тока, постоянный ток, генерируемый фотоэлектрической решеткой, не может использоваться напрямую, и необходимо преобразовать постоянный ток в переменный ток для достижения фотоэлектрической генерации электроэнергии, подключенной к сети.
Ключевым устройством для достижения вышеуказанной цели является инвертор, поэтому фотоэлектрический инвертор, подключенный к сети, является ядром технологии фотоэлектрической генерации электроэнергии, а эффективность работы инвертора в значительной степени определяет эффективность использования солнечной энергии.
Силовые устройства являются основными компонентами фотоэлектрических инверторов, подключенных к сети. В настоящее время различные полупроводниковые приборы, используемые в электротехнической промышленности, в основном основаны на кремниевых (Si) материалах и разработаны достаточно зрело. Si — это полупроводниковый материал, который широко используется в различных электронных лампах и интегральных схемах. Поскольку использование силовых полупроводниковых приборов становится все более разнообразным, использование кремниевых приборов ограничивается в некоторых приложениях с высокими требованиями к производительности и суровыми рабочими условиями. Это требует разработки полупроводниковых приборов с лучшими характеристиками. В результате появились широкозонные полупроводниковые приборы, такие как карбид кремния (SiC).
По сравнению с устройствами на основе кремния, устройства из карбида кремния демонстрируют ряд замечательных превосходных свойств:
(1) Высокая напряженность электрического поля пробоя: напряженность электрического поля пробоя SiC примерно в 10 раз больше, чем у Si, что позволяет устройствам SiC иметь более высокое блокирующее напряжение и работать в условиях более высокого электрического поля, что помогает повысить плотность мощности.
(2) Широкая запрещенная зона: SiC имеет более низкую собственную концентрацию носителей при комнатной температуре, что приведет к более низкому сопротивлению во включенном состоянии.
(3) Высокая скорость дрейфа насыщения: SiC имеет более высокую скорость дрейфа насыщения электронов, что помогает ему быстрее достигать устойчивого состояния во время процесса переключения и снижает потери энергии во время процесса переключения.
(4) Высокая теплопроводность: SiC имеет более высокую теплопроводность, что значительно повышает плотность мощности, еще больше упрощает конструкцию системы отвода тепла и эффективно продлевает срок службы устройства.
Короче говоря, силовые устройства на основе карбида кремния обеспечивают требуемые характеристики низкого обратного восстановления и быстрого переключения для достижения «высокой эффективности преобразования» и «низкого энергопотребления» фотоэлектрических инверторов, что имеет решающее значение для повышения плотности мощности фотоэлектрических инверторов и дальнейшего снижения стоимости за киловатт-час.
Применение оборудования сверхтонкого измельчения в области традиционной китайской медицины
Технология сверхтонкого измельчения может улучшить скорость экстракции и биодоступность традиционной китайской медицины, повысить качество препаратов традиционной китайской медицины и сэкономить ресурсы. Традиционная китайская медицина может быть дополнительно преобразована в различные лекарственные формы после сверхтонкого измельчения и имеет широкие перспективы развития.
Технология сверхтонкого измельчения является передовой технологией, которая использует механическую или гидродинамику для деагломерации материалов размером 0,5–5,0 мм до микрометровых или даже нанометровых уровней. По сравнению с традиционным измельчением она имеет преимущества экономии материалов, высокой скорости измельчения и однородного и тонкого размера частиц порошка.
В зависимости от измельчающего тела технология сверхтонкого измельчения делится на сухое и мокрое измельчение. Сухое измельчение заключается в измельчении материалов в сухих условиях, что позволяет получать сверхтонкие порошки с хорошей адсорбцией, расширением и растворимостью в воде; мокрое измельчение заключается в измельчении (полу)жидких материалов. По сравнению с сухим измельчением она имеет преимущества в виде меньшей опасности пыли и меньшего выделения тепла, и в то же время обладает эффектами гомогенизации и эмульгирования, что делает вкус продукта более нежным.
На основе свойств китайских лекарственных материалов китайский лекарственный ультратонкий порошок в основном готовится путем добавления механической силы. Существует три распространенных механических оборудования.
Струйная мельница
Струйную мельницу также называют мельницей с жидкостной энергией. Основными компонентами являются сопло и дробильная камера. Принцип работы заключается в использовании высокоскоростного воздушного потока или перегретого пара в качестве ударного носителя, распылении его из сопла, обеспечении энергии для поведения разрушения материала, в результате чего трещина материала становится нестабильной, открывается и расширяется под действием внешней силы, а макроскопическим проявлением является изменение размера частиц материала. Струйная мельница с высокоскоростным воздушным потоком в качестве ударного носителя часто используется для дробления китайской медицины, которую можно разделить на следующие 5 типов: горизонтальный дисковый тип, тип циркулирующей трубы, тип противоположного распыления, тип ударной пластины, тип псевдоожиженного слоя.
Струйная мельница подходит для китайской медицины с четкой текстурой, чувствительностью к теплу и низкой температурой плавления, но не для лекарственных материалов, содержащих летучие компоненты. Продукт после дробления имеет равномерное распределение размеров частиц, высокую точность классификации, сильное сродство и сохраняет присущие частицам свойства. Поэтому эта технология стала предпочтительным методом для разработки различных высокопроизводительных микропорошковых материалов.
Высокоскоростная механическая ударная мельница
Высокоскоростная механическая ударная мельница использует ротор, вращающийся с высокой скоростью вокруг оси, для передачи импульса материалу, заставляя материал сильно сталкиваться с подкладкой для получения сверхтонкого порошка. Эффекты измельчения, сдвига и вихревых токов, возникающие в этом процессе, могут способствовать образованию новых поверхностей порошка.
Это оборудование удобно для подачи, занимает небольшую площадь, имеет высокую эффективность дробления и имеет регулируемый размер частиц дробления. Оно широко используется для дробления китайских лекарств средней и низкой твердости; но оно оказывает термическое воздействие во время процесса дробления и не подходит для термочувствительных и легкоплавких китайских лекарств. Это оборудование в основном полагается на высокоскоростную работу деталей для дробления, что приведет к серьезному износу деталей и неизбежному загрязнению китайских лекарств. Поэтому разработка высокоизносостойких материалов является важным способом содействия разработке такого оборудования.
Вибрационная мельница
Вибрационная мельница включает в себя измельчающие тела, измельчающую чашу и эксцентриковое возбуждающее устройство. Ее принцип работы сложен и многомасштабен. Эксцентриковый механизм заставляет чашу периодически вибрировать с высокой частотой. Измельчающие тела движутся соответствующим образом и создают множественные силы на материале, усугубляя расширение трещин в материале, тем самым разрушая внешнюю структуру.
Вибрационная мельница подходит для измельчения китайских лекарственных средств различной твердости, а распределение размеров полученных частиц узкое. Если вибрационная мельница оснащена охлаждающим устройством, она также может достигать низкотемпературного измельчения термочувствительных, легкоплавких и летучих китайских лекарственных материалов.
Технология сверхтонкого измельчения принесла новые возможности в область традиционной китайской медицины, но она также имеет некоторые проблемы, такие как потребление энергии воздухоструйными мельницами и шум вибрационных мельниц.
Применение материалов отрицательных электродов на основе кремния в литий-ионных аккумуляторах
С бурным развитием новых энергетических транспортных средств, накопителей энергии и других рынков, размер рынка и технический уровень литиевых батарей и материалов отрицательных электродов продолжают улучшаться. В настоящее время удельная емкость коммерческих графитовых материалов отрицательных электродов близка к теоретической удельной емкости графитовых материалов, а коммерческое применение материалов отрицательных электродов на основе кремния еще больше ускорилось.
Материалы отрицательных электродов на основе кремния стали горячей точкой в исследовании материалов отрицательных электродов литий-ионных аккумуляторов из-за их чрезвычайно высокой теоретической удельной емкости. Теоретическая удельная емкость кремниевых материалов отрицательных электродов намного выше, чем у коммерческих графитовых материалов отрицательных электродов, а рабочее напряжение умеренное, что делает материалы отрицательных электродов на основе кремния значительными преимуществами в повышении плотности энергии батареи. Однако объемное расширение и сжатие кремния во время зарядки и разрядки слишком велико, что приводит к растрескиванию и фрагментации материала, а также к постоянному утолщению пленки SEI, что серьезно влияет на стабильность цикла и скоростные характеристики батареи.
Для устранения дефектов материалов отрицательного электрода на основе кремния в литий-ионных аккумуляторах исследователи предложили ряд технических путей, включая нанотехнологии, технологию композитных материалов, структурное проектирование, модификацию поверхности, оптимизацию электролита, предварительное литирование, пористый кремний и сплав кремния и т. д.
Эти технические пути охватывают все этапы от лабораторных исследований до промышленного применения, смягчая проблему расширения объема с помощью технологии наноразмеров и композитных материалов, улучшая проводимость и стабильность с помощью структурного проектирования и модификации поверхности и повышая общую производительность батареи путем оптимизации системы электролита. Технология предварительного литирования может улучшить начальную кулоновскую эффективность, пористая структура кремния помогает смягчить изменения объема, а сплав кремния может обеспечить более высокую емкость и стабильность. Ожидается, что комплексное применение этих технических путей позволит достичь высокопроизводительных, долговечных и недорогих материалов отрицательного электрода на основе кремния и будет способствовать их широкой популярности в практических приложениях.
В настоящее время кремний-углеродные материалы и кремний-кислородные материалы являются двумя основными техническими путями для отрицательных электродов на основе кремния.
Среди них кремний-углеродные отрицательные электродные материалы известны своей высокой первой кулоновской эффективностью, но их циклический ресурс необходимо улучшить. Реализуя наноразмеры кремниевых материалов, можно уменьшить проблемы расширения и разрушения, возникающие во время процесса зарядки и разрядки, тем самым еще больше увеличивая их циклический ресурс. Условно говоря, основным преимуществом кремний-кислородных отрицательных электродных материалов является их превосходная циклическая стабильность, хотя первая эффективность низкая. Однако, принимая технические средства, такие как предварительное литирование, их первая эффективность может быть эффективно улучшена.
С точки зрения коммерческих применений, в настоящее время основные коммерческие применения кремниевых отрицательных электродных материалов включают углеродный оксид кремния, нанокремниевый углерод, кремниевые нанопровода и аморфные кремниевые сплавы. Среди них углеродный оксид кремния и нанокремниевый углерод имеют самую высокую степень коммерциализации, и они обычно смешиваются с графитом в соотношении 5%-10%. В последние годы кремниевые отрицательные электродные материалы постепенно индустриализируются.
В области твердотельных аккумуляторов материалы для отрицательных электродов на основе кремния считаются одним из ключевых направлений разработки материалов для твердотельных аккумуляторов из-за их высокой теоретической плотности энергии, превосходных характеристик быстрой зарядки и разрядки, а также отличных показателей безопасности.