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《材料学概论结课论文纳米陶瓷现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、材料学概论结课论文纳米陶瓷的现状以及发展前景李森，20111021，材料学院11无非二班摘要:总结了纳米材料的特性、纳米陶瓷材料的性能特点以及纳米陶瓷材料性能研究的现状,并提出了纳米陶瓷材料的研究所面临的问题及应采取的措施。纳米陶瓷的发展状况,介绍纳米陶瓷粉体。分析讨论了纳米陶瓷材料的显徽结构、力学性质、增韧、增强机理,并对其发展态势进行了展望。关键词:纳米;陶瓷材料;性能1、引言纳米技术是20世纪90年代出现的一门新型技术.它是在0.1至100纳米尺度的空间内，研究电子、原子和分子的运动规律和特性的崭新技术。纳米技术可使许多传统产品“旧貌换新颜”，把纳米颗粒或者纳米材料添
2、加到传统材料中可改进或获得一系列的功能。例如，在化纤制品和纺织品中添加纳米微粒，可以除味杀菌；无菌餐具、无菌扑克牌、无菌纱布等产品已经面世；化纤布料应用纳米技术，加入少量的金属纳米微粒可以摆脱因摩擦而引起烦人的静电现象；涂料使用纳米技术，许多指标都大幅度提高，外墙涂料的耐洗刷性由原来的一千多次提高到了一万多次，老化时间也延长了两倍多；玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，任何粘污在表面上的物质在光的照射下，经过纳米的催化作用，可以变成气体或者容易被擦掉的物质。近两年来，纳米技术及其材料在陶瓷行业的研究有着突破性的进展。例如，浙江大学的氧化铝基纳米粉及复相陶
3、瓷的制造方法，中国科学院的纳米添加剂氧化铝陶瓷改性生产方法，吉林大学的立体系纳米晶陶瓷粉生产法，华南理工大学的大块体致密纳米陶瓷材料及其制备方法，分别在纳米材料及其开发产品、制备方法和装置、纳米材料的应用等三个方面获得了崭新的研究成果。“纳米易洁陶瓷”系采用特殊的涂附技术，将纳米液态聚合硅均布于陶瓷表面，经高温处理后，得到具有纳米量级膜层的陶瓷。聚合硅成膜后能大大降低陶瓷的表面张力，使液体在陶瓷表面呈半球状，不易挂沾，易于清洁。纳米陶瓷具有明显的易洁特性，在使用中便于清洗，可以节水，也会减少因化学清洁剂而造成的环境污染。特别是在水资源日益匮乏的今天，纳米陶瓷在墙地砖及卫生洁
4、具的应用有着十分广阔的前景和重要的环保意义。纳米陶瓷的成本并不高，纳米易洁陶瓷内墙砖售价每平方米仅比一般内墙砖增加10元左右，洁具每单件仅增加50元左右，这种价位会为大众所接受，纳米陶瓷产品将走进千家万户。2、制备方法随着粉体的不断细化,顺粒间的表面作用力增强,导致团聚体的出现。团聚体的产生可以发生在纳米复相陶瓷制备的每一个阶段。团聚体的存在无论是对烧结过程还是对烧成材料的性能而言,都非常有害。因此纳米复相陶瓷的制备过程中的核心问题可以说是如何分散团聚体,使纳米第二相粒子在基体中均匀分布。纳米陶瓷的制备工艺包括纳米粉体制备、粉体成型和烧结。制备纳米陶瓷,首先要得到纳米级粉体
5、原料。纳米陶瓷粉体制备技术已日趋成熟,现已发展了多种制备方法,包括物理和化学制备方法,如蒸发)凝聚、高能机械球磨、激光诱导气相沉积、等离子气相合成及湿化学法等途径都是制备纳米粉体的有效方法。粉体成型就是指通过某种工艺,除去孔隙以形成致密的块体材料,并且保持纳米晶的特征。常规方法有沉降法、原位凝固法、热压法。由于素坯的密度直接影响纳米陶瓷的烧结材料质量,采用连续加压的方法,有利于纳米粉体的成型,第一次加压导致粉体软团聚的破坏,第二次加压导致晶粒的重排,提高素坯密度。由于纲纳米粉体晶粒尺寸小,表面积大,因此在材料烧结过程中易出现开裂等现象,应采用一些特殊的烧结方式,如真空(加压
6、)烧结、快速微波烧结、超高压低温烧结、高温等静压烧结、加入添加剂的烧结等。3、纳米材料的特性[1]表面效应纳米材料具有常规粗晶粒材料所不具备的奇异特性和反常特性，例如纳米铁材料的断裂应力比一般的铁材料高倍；纳米相铜的强度比普通的铜坚固倍，而且硬度随颗粒尺寸的减小而增大。利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料就是由纳米级显微结构组成的新型陶瓷材料，是在纳米长度范围内（1~100nm）的纳米复合材料。纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比，随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。当粒径在10nm以下时，将显著增加表面原子的比例。当粒径降到1nm时，表面原子的比例
7、达到以上，原子几乎全部集中到纳米粒子的表面。由于纳米粒子表面原子数的增多，表面原子的配位数不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很高的化学活性。[2]体积效应由于纳米粒子的体积极小，所包含的原子数很少，相应质量极小，因此许多现象就不能用通常由无限个原子组成的块状物质的性质加以说明，这种特殊的现象称之为体积效应。[3]量子尺寸效应当粒子的尺寸下降到某一值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，并且纳米半导体微粒存在不连续的分子轨道能级使得能隙变宽的现象，这会导致纳米微粒的磁、光
