氧化鋅晶須解讀

引言陶瓷材料的抗拉性能一直是它的一個(gè)弱點(diǎn)，以至于在許多方面的應(yīng)用都受到很大的影響。而本文中所要提及的ZnOw對于陶瓷的抗拉性能的改進(jìn)有很大的幫助，可以說是一個(gè)很大的幫手，本文主要講述ZnOw的優(yōu)越性能，及其一些比較典型的應(yīng)用Keywords:四針狀三維結(jié)構(gòu) 晶須氧化鋅簡介自1948年美國貝爾電話公司的科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)晶須以來，迄今為止材料學(xué)家們研究開發(fā)出了上百種晶須，有金屬、氧化物、碳化物、氮化物、硼化物以及無機(jī)鹽等類晶須。在這眾多種類的晶須中，氧化鋅晶須（ZnOw）以其獨(dú)特的立體四針狀結(jié)構(gòu)而倍受注目。晶須是一種針狀單晶體材料，其直徑為零點(diǎn)幾至幾個(gè)微米，長度為幾微米至數(shù)百微米。在單晶體中的原子排列非常整齊，幾乎沒有多晶材料中存在的各種缺陷。由于其晶體結(jié)構(gòu)十分完整，使其具有驚人的力學(xué)強(qiáng)度，作為塑料、金屬和陶瓷等類物質(zhì)的改型添加劑，顯示出極佳的物理化學(xué)性質(zhì)和優(yōu)異的機(jī)械性能。外觀--白色松軟狀粉末顯微結(jié)構(gòu)·

四針狀氧化鋅晶須·

普通氧化鋅晶須特性特性獨(dú)特的立體四針狀結(jié)構(gòu)，每根針狀體為單晶體微纖維；針尖納米效應(yīng)；半導(dǎo)體、壓電、壓敏特性；超高強(qiáng)度，單晶體纖維的強(qiáng)度達(dá)到或接近化學(xué)鍵的理論計(jì)算值；耐高溫：在1400℃之前不發(fā)生變化；高介電常數(shù)，且虛部可調(diào)；其它性能，如抗菌、防藻、催化等性能列表含量>99.9%形狀四針狀各針狀體長度（μm）5-200各針狀體根直徑（μm）5.52耐熱性能（℃）1720升華表觀比重0.01～0.5真實(shí)比重5.8電阻率（Ω.cm）<50介電常數(shù)實(shí)部（2～18GHz）4.5～47介電常數(shù)虛部（2～18GHz）61～200拉伸強(qiáng)度（MPa）1.2×104彈性模量（MPa）3.5×105熱膨脹率（%/℃）4×10-6應(yīng)用（1）增強(qiáng)復(fù)合材料四針狀氧化鋅晶須具有非常少的位錯，接近一個(gè)理想晶體，加入到金屬、樹脂、陶瓷等基體材料中形成復(fù)合材料后，其立體的晶型結(jié)構(gòu)分散在基體中起骨架作用，使抗拉強(qiáng)度明顯增加，而且橫向和縱向抗拉強(qiáng)度數(shù)值基本相同，各向同性地加強(qiáng)基體材料的機(jī)械性能，顯著地改善基體強(qiáng)度和加工性能。（2）耐磨及防滑材料ZnOw具有良好的耐磨和提高材料防滑的性能。在自行車剎車材料中，加入ZnOw橡膠剎車片在雨天能起到明顯的防滑效果。主要用途：耐磨防滑材料制品，如汽車輪胎、剎車片材料、耐磨齒輪、傳送皮帶、耐磨抗靜電涂料等要求耐磨和防滑的領(lǐng)域。輪胎胎面膠復(fù)合材料和純天然橡膠中加氧化鋅晶須后材料的耐磨和防滑性能如表所示：（3）電波吸收材料ZnOw作為一種N型半導(dǎo)體微晶材料，具有優(yōu)異的電波吸收性能，可用作：①利用ZnOw的吸波性，可用作電波吸收體。研究表明，在5-18GHz波段內(nèi)，其吸波量最高可以達(dá)到16.68bB。這可用于涂敷隱蔽保護(hù)層，防止雷達(dá)波反射等，也可作暗

室的電波吸收體、BS天線變換器的電波吸收材料、電子

對抗以及國防吸波隱身材料等。②微波發(fā)熱體。ZnOw能吸收微波爐（2.45GHz）等波段的微波，發(fā)熱效率非常高。由于ZnOw具有良好的耐熱性，故可反復(fù)使用。目前，已在微波加熱元件等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。（4）減振抗沖及隔音材料ZnOw對改善塑料、橡膠、涂料、陶瓷和金屬材料的減振、降噪等性能具有明顯作用。主要用途：①工業(yè)和結(jié)構(gòu)減振、防震制品，如鐵路軌枕墊、高速鐵路軌下墊、機(jī)械減振抗蝕等。②工業(yè)和民用降噪制品，如高架路吸音降噪、鐵路降噪、機(jī)械和民航降噪、工廠車間降噪等。表2-34是在相同情況下幾種材料的吸音減噪效果。紫外與紅外吸收特性表一Ultra-spectrum抗菌效果（1）鋅離子活性抗菌機(jī)理鋅離子與細(xì)菌的反應(yīng)機(jī)理為：當(dāng)菌體被殺滅后，Zn2+又游離出來，與其他菌落接觸，進(jìn)行新一輪殺滅，周而復(fù)始。所以，國外很早就在創(chuàng)可帖中加入了氧化鋅作為抗菌材料和傷口收斂劑，并取得良好效果。（2）氧化鋅晶須尖端納米活性抗菌機(jī)理四針狀氧化鋅晶須顯微結(jié)構(gòu)如圖所示，其尖端相當(dāng)部分在納米或更低級別，其納米活性成份能夠高效殺滅和清除細(xì)菌極其殘骸，同時(shí)還能分解細(xì)菌分泌的毒素，而傳統(tǒng)的銀抗菌劑就無法消除殘骸和毒素。具有半導(dǎo)體特性的氧化鋅晶須尖端的納米活性成份能在水分和空氣存在的體系中，自行分解出自由移動的電子（e-），同時(shí)留下帶正電的空穴（h+），逐步產(chǎn)生以下反應(yīng)：產(chǎn)生的帶正電的空隙（h+）具有很強(qiáng)的氧化作用，羥基自由基（.OH）和超氧化物陰離子自由基（.O2）非?；顫?，有極強(qiáng)的化學(xué)活性，能與多種有機(jī)物反應(yīng)（包括細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物及其分泌的毒素），從而將細(xì)菌、細(xì)菌殘骸和毒素殺滅、消除。氧化鋅晶須抗靜電原理采用平衡氣量法制備

ZnOw，使鋁離子嵌入單晶氧化鋅晶格且替代其中部分Zn原子點(diǎn)陣，形成N型半導(dǎo)體，使之具有永久導(dǎo)電性ZnOw由于其具有獨(dú)特的立體四針狀結(jié)構(gòu)，在體系中形成導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)所需的臨界添加量遠(yuǎn)小于球形或片狀粉末，廣闊前景由于氧化鋅晶須具有突出的多功能特性，尤其在抗菌、抗靜