四针状氧化晶须.docVIP

四针状氧化锌晶须（Tetra-needle like ZnO whiskers ，简称T-ZnOw)于20世纪 40年代被发现，最早由日本松下产业于1989年研制成功。四针状氧化锌晶须外观呈白色疏松状粉体，微观为三维四针状立体结构，即晶须有一核心，从核心径向方向伸展出四根针状晶体，每根针状体均为单晶体微纤维，任两根针状体的夹角为109°。晶须的中心体直径0.7～1.4μm，针状体根部直径0.5～14μm，针状体长度为3～200μm，电子衍射图像显示晶须具有位错小、晶格缺陷少的单晶性；原子吸收光谱显示晶须杂质含量少，氧化锌含量为99.95%，因此T-ZnOw近似于单晶。它是迄今所有晶须中唯一具有空间立体结构的晶须，因其独特的立体四针状三维结构，很容易实现在基体材料中的均匀分布，从而各向同性地改善材料的物理性能， 同时赋予材料多种独特的功能特性。它具有普通氧化锌所无法比拟的优良性能。如耐磨、增强、减振、防滑、降噪、吸波、抗老化、抗静电、抗菌等性能，可广泛用于国防、电子、化工、轻工、交通等国民经济领域，被称为２１世纪的重要新材料。主要特性1．超高强度：四针状氧化锌晶须为单晶体铅锌矿结构，几乎没有结构缺陷，属于理想的结晶体，具有极高的力学强度和弹性模量：拉伸强度和弹性模量分别达到1.0×104MPa和3.5×105MPa，接近理论强度值。 2．各向同性：特殊的立体四针状结构，使其在具有完全各向同性的增强、改性作用，保证了材料和制品在力学性能、尺寸均 匀性、热收缩、热变形和其它使用性能等方面的各向同性。 3．优异的耐热性：氧化锌的熔点高于1800℃，四针状氧化锌晶须可耐1720℃的高温（高于此温度可能升华），常压下空气中 1000℃以上可能导致部分尖端纳米结构受损。 4．可调的电学性能：氧化锌属于N-型半导体，可以通过掺杂等手段控制其导电、压电、压敏等电学性能。 5．纳米半导体活性：由于结构的特殊性，使其表现出特殊的尖端纳米活性；由于非严格化学配比的半导体特性，使其具有释放活 性氧的作用；宏观表现为高效、广谱、持久的抗菌和环境净化作用。主要用途1．高分子材料抗静电剂（白色性、高效性、永久性，兼增强性、耐磨性等）； 2．耐磨防滑材料（如高档橡胶轮胎、刹车片、耐磨齿轮、橡胶传送带等）； 3．微波吸收材料（吸波隐身、微波热转换、抗电磁波干扰、抗微波辐射等）； 4．减振降噪材料（结构减振、工业减振、隔音降噪材料）； 5．陶瓷增韧材料（工艺陶瓷、结构陶瓷、特种陶瓷）； 6．复合增强材料（改善力学性能、加工性能、强度和弹性模量）； 7．抗菌防藻复合材料（家电、日用品、纺织品、涂料）； 8．甲醛及多种有机物分解材料（装饰材料、室内空气治理）。研究进展增强复合材料 作为增强材料是研究晶须的最初和最主要的目的，目前开发出来的晶须多数是利用其完整结构所带来的高强度和高模量，来增强高分子、金属和陶瓷材料。其立体的晶型结构分散在基体中起骨架作用，独特的三维空间结构使其与基体的抓着力更大，增强效果更显著，使抗拉强度明显增加，而且横向和纵向抗拉强度数值基本相同，各向同性地加强基体材料的机械性能，显著地改善基体强度和加工性能。因此用ZnOw作增强材料，在金属、高分子复合材料中有广泛的应用前景。 对ZnOw/NR复合材料的实验研究表明，表面改性后的ZnOw对NR具有显著的增强和抗老化作用，其增强效果沿橡胶混炼剪切方向与垂直剪切方向几乎相同。表1是在橡胶中加入ZnOw后复合材料在互相垂直的两个方向上的力学强度。可以看出，ZnOw改性橡胶复合材料具有各向同性的增强效果。将ZnOw用作泡沫硅橡胶增强体，不仅提高补强效果，还能明显提高硅橡胶的压缩应力-应变性能、应力松弛性能、压缩回弹性能。界面问题一直是复合材料中最被关注的问题之一。晶须与基体界面结合状态良好与否直接关系到复合材料整体性能。一般采用有机硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂预先对晶须进行处理，或者直接将偶联剂加入到混料体系中，改善界面状态，使晶须与材料形成牢固的界面粘合。将钛酸钾晶须分散到A90氯丁橡胶中，发现晶须能显著提高橡胶复合材料的耐溶剂性能，且晶须的表面处理与否对材料的撕裂强度影响较大。当晶须含量为15%(wt)时，未表面处理的晶须使橡胶复合材料的撕裂强度从每毫米84.9N下降到78N，经KH550偶联剂处理过的晶须使复合材料的撕裂强度升至每毫米101.2N。 用晶须增强复合材料时，晶须的长径比对复合材料性能的影响至关重要，因此在制备晶须增强复合材料时，既要使晶须在基体中尽量均匀分布，又要尽可能减少晶须的损伤，才能制得性能优良的复合材料。因此如何使晶须少受损伤或免受损伤是一个非常重要的问题。有研究表明，在用双螺杆挤出造粒时，晶须进料位置由喂料口改为第一排气口，可明显减少晶须的损伤，螺杆组合方