Głównymi składnikami mulitu są tlenek glinu i tlenek krzemu, co jest mineralną nazwą glinokrzemianów. Jest to minerał powstający przez glinokrzemiany w warunkach wysokiej temperatury, a mulit powstaje również podczas sztucznego ogrzewania glinokrzemianów. W ostatnich latach Chiny zwiększają czyste wykorzystanie zasobów węgla, elektrownia wytwarzająca popiół lotny zawiera również fazę mulitu, w tym popiół lotny z pyłu węglowego z elektrowni Jungar o zawartości mulitu około 40%. Skład chemiczny mulitu to 3Al2O3-2SiO2-2Al2O3-SiO2 i z punktu widzenia diagramu fazowego mulit jest jedynym stabilnym krystalicznym krzemianem glinu w układzie binarnego diagramu fazowego. Jego struktura krystaliczna składa się z czworościanów krzemionkowo-tlenowych i czworościanów glinowo-tlenowych ułożonych wzdłuż osi C w sposób nieuporządkowany, tworząc podwójny łańcuch, a podwójny łańcuch jest połączony oktaedrami glinowo-tlenowymi, w których grają oktaedry glinowo-tlenowe pełni rolę podparcia szkieletu w całej konstrukcji, a niemetryczna modulacja amplitudy obu rodzajów sposobu uporządkowania sprawia, że ma on stabilną energię, dzięki czemu mulit ma bardzo dobre właściwości chemiczne stabilność. Jednocześnie ma dobrą ogniotrwałość, izolację elektryczną i inne właściwości, odporność na erozję chemiczną, dobrą odporność na wstrząsy, temperaturę mięknienia przy wysokim obciążeniu, odporność na pełzanie, jest obecnie szeroko stosowany w metalurgii, przemyśle chemicznym, ropie naftowej, energetyce elektrycznej, krajowym obronność i wiele innych dziedzin przemysłu.
W ostatnich latach, wraz z rozwojem mulitu i jego nowatorskich materiałów kompozytowych, badacze krajowi i zagraniczni zwrócili dużą uwagę na materiały mulitowe. W artykule skupiono się na przeglądzie właściwości fizycznych i chemicznych mulitu, metodzie wytwarzania wysokiej -czystość mulitu i jego zastosowanie w dziedzinie materiałów ogniotrwałych i elektryczności.
Właściwości fizyczne i chemiczne mulitu o wysokiej czystości
Właściwości fizyczne i chemiczne mulitu o wysokiej czystości przedstawiono w tabeli.
Metoda przygotowania materiału mulitowego o wysokiej czystości
Metoda zol-żel
Metoda zol-żel to sól metalu z alkoholem lub materiał nieorganiczny jako prekursor do przygotowania materiałów, w pierwszej kolejności surowce miesza się równomiernie, następnie hydroliza, reakcja chemiczna kondensacji, utworzenie stabilnego i przezroczystego roztworu układu zol-żel roztworu, i wreszcie zol-żel poprzez starzenie się cząstek żelu poprzez powolną polimeryzację żelu poprzez utworzenie wielowymiarowej struktury sieciowej, wielowymiarowej struktury sieciowej wypełnionej niepłynącym rozpuszczalnikiem, a ostatecznie utworzenie The nieorganiczne materiały funkcjonalne można wytworzyć susząc żel w celu usunięcia substancji organicznych.
Luo Fa i in. zsyntetyzowali mulitowe ceramiczne materiały funkcjonalne metodą Sol-Gel przy użyciu proszku aluminium, ortokrzemianu etylu (TEOS) i HCl jako surowców oraz zbadali związek pomiędzy gęstościami spiekania, mikrofalowymi właściwościami dielektrycznymi, dodatkami spiekalnymi MgO i częstotliwościami testowymi mulitowych materiałów ceramicznych . Wyniki badań wykazały, że warunki spiekania zastosowane do preparatu mają duży wpływ na gęstość spiekania i stałą dielektryczną mulitowych materiałów ceramicznych, a największy wpływ na gęstość spiekania i zespoloną stałą dielektryczną ceramiki mulitowej ma temperatura prasowania na gorąco. materiały wśród badanych parametrów. Dodatek dodatku MgO zwiększa również rzeczywistą i urojoną część złożonej stałej dielektrycznej mulitowych materiałów ceramicznych i nie ma znaczącego wpływu dyspersji na zespoloną stałą dielektryczną.
He Wen i in. badał wytwarzanie ultradrobnego proszku w postaci suchego żelu przy użyciu TEOS i Al(NO3)3-9H2O jako surowców, metodą zol-żel (Sol-Gel), przez wymianę rozpuszczalnika na żel alkoholowy i przy użyciu płynu nadkrytycznego CO2 do przeprowadzenia technologii ekstrakcji i suszenia w niskiej temperaturze na żelu alkoholowym, a następnie po obróbce cieplnej w wysokiej temperaturze 1150 stopni przez 2 godziny, stosunkowo łatwo jest przygotować ultradrobne proszki mulitowe o wysokiej czystości. Proszek mulitowy można łatwo przygotować o wysokiej czystości, ogrzewając w temperaturze 1150 stopni przez 2 godziny. Przygotowany proszek mulitowy ma wielkość cząstek 5 ~ 15 nm, jego powierzchnia właściwa wynosi aż 376 m2/g, a cząstki są równomiernie rozmieszczone, wykazując kształt krótkiej igły lub krótkiej kolumny.
Zhang Xintao zastosował azotan glinu i ortokrzemian etylu jako surowce, metodę zol-żel (metoda zol-żel) do przygotowania materiałów funkcjonalnych w postaci proszku mulitowego, poprzez obróbkę cieplną w wysokiej temperaturze w temperaturze 1300 stopni przez 2 godziny, przygotowane sproszkowane materiały mulitowe, wykazujące doskonałą wydajność , takie jak niskie właściwości dielektryczne, jego względna strata dielektryczna i stała dielektryczna będą rosły wraz ze wzrostem zawartości mulitu, strata dielektryczna będzie wraz ze wzrostem temperatury spiekania, Strata dielektryczna będzie wykazywać tendencję spadkową wraz ze wzrostem temperatury spiekania. wysokość wykazuje tendencję spadkową.
Metoda krystalizacji hydrotermalnej
Krystalizacja hydrotermalna jest zwykle prowadzona w zamkniętym specjalnym naczyniu reaktora, takim jak autoklaw i inny specjalny sprzęt, w którym jako medium reakcji hydrotermalnej stosuje się roztwór wodny, a generator reaktora jest podgrzewany poprzez wytworzenie wysokiego ciśnienia, środowisko reakcji o wysokiej temperaturze, co powoduje, że substancje trudno rozpuszczalne lub nierozpuszczalne w normalnych warunkach rozpuszczają się i w wyniku rekrystalizacji tworzą silnie zdyspergowane zarodki nanokrystaliczne, co jest tzw. metoda krystalizacji hydrotermalnej. Używając naturalnych minerałów, Yinye Wang i in. zsyntetyzowano kompozytowe materiały nanokrystaliczne z mulitem jako główną fazą krystaliczną w drodze krystalizacji hydrotermalnej. Naukowcy podgrzali swoje kompozytowe nanokryształy w temperaturach od 500 do 1005 stopni i odkryli, że kompozytowe nanokryształy mają bardzo dobrą chemiczną stabilność termiczną. Wyniki przetestowane techniką TPR wykazały, że materiał kompozytowy ma strukturalny wpływ na nośnik i zużywa różne ilości wodoru w zależności od struktury powierzchni kryształów.
Metoda wytrącania metodą hydrolizy
Metoda wytrącania hydrolitycznego polega na dodaniu środka strącającego do sklarowanego roztworu w celu uzyskania osadu, a następnie kalcynowaniu osadu w wysokiej temperaturze w celu jego rozkładu, a na koniec uzyskania materiału w postaci proszku. Metodę strącania hydrolitycznego dzieli się na metodę współstrącania i metodę strącania jednofazowego. Metoda współstrącania polega na dodaniu środka strącającego do roztworu w celu utworzenia osadu; ten ostatni najpierw rozpuści środek strącający w roztworze, a następnie zmieni wartość pH roztworu poprzez rozkład środka strącającego po całkowitym rozpuszczeniu, a na koniec utworzy osad. Badacz Zhang Zhijie użył Al13 i aktywowanego kwasu krzemowego jako surowców, a najpierw zsyntetyzował prekursor mulitu metodą wytrącania metodą hydrolizy, który poddano obróbce cieplnej w temperaturze poniżej 900 stopni przez około 1 godzinę i utworzył fazę krystaliczną mulitu. Metoda wytrącania hydrolitycznego syntetyzuje mulit w niższej temperaturze, co zmniejsza trudność przygotowania i ma tę zaletę, że synteza w niskiej temperaturze.
Zastosowanie mulitu
Zastosowanie mulitu w materiałach ogniotrwałych
W ostatnich latach rozwój materiałów ogniotrwałych z mulitu jest bardzo szybki, wraz z ciągłym postępem i doskonaleniem technologii przemysłowej, nowe materiały mulitowe nie tylko spełniają szybki wzrost popytu w przemyśle naftowym, chemicznym i innym przemyśle wysokotemperaturowym, ale także spełniają wymagania Technologia przemysłu wysokotemperaturowego w dalszym ciągu spełnia nowe wymagania. Obecnie materiały ogniotrwałe stosowane w przemyśle można wytwarzać z tlenków, takich jak tlenek krzemu, tlenek wapnia i tlenek glinu. Mulit jako wysokowydajny materiał ogniotrwały posiada:
(1) Wysoka temperatura topnienia; I
(2) Jednolita ekspansja; I
(3) Doskonała stabilność na szok termiczny.
(4) Temperatura mięknienia przy wysokim obciążeniu.
(5) Niska wartość pełzania w wysokiej temperaturze.
(6) Wysoka twardość; I
(7) Dobra odporność chemiczna i inne zalety.
Nowe materiały ogniotrwałe przygotowane z mulitu są obecnie szeroko stosowane w piecach muflowych, piecach kalcynacyjnych, kotłach, piecach obrotowych i innych urządzeniach wysokotemperaturowych. Sprzęt wysokotemperaturowy przygotowany z mulitu jest nie tylko odporny na wysoką temperaturę, ale także ma długą żywotność i odporność na korozję. Mulit i inne wysokiej jakości materiały, które się uzupełniają, synteza kompozytowa o doskonalszych właściwościach materiałów ogniotrwałych. Takie jak zastosowanie kordierytu i mulitu, syntetycznych materiałów do pieca ceramicznego, przygotowanie materiałów o małym współczynniku rozszerzalności cieplnej, doskonałej odporności na szok termiczny, wysokiej ogniotrwałości, wysokiej stabilności temperaturowej. Dlatego obecnie w krajowych i zagranicznych piecach ceramicznych wysokiej jakości powszechnie stosuje się materiały kompozytowe z mulitu kordierytowego. Krótko mówiąc, mulitowe materiały ogniotrwałe są coraz ważniejsze dla ludzi. Wierzę, że będzie więcej doskonałej wydajności mulitowych materiałów ogniotrwałych.
Mulit w zastosowaniach elektrycznych
Nowoczesne systemy komputerowe składają się z układów scalonych o ultrawysokiej wydajności, co doprowadziło do szeroko zakrojonych badań podłoży ceramicznych o niskiej stałej dielektrycznej. Podłoża ceramiczne o niskiej stałej dielektrycznej charakteryzują się trzema cechami:
(1) Można spiekać z niektórymi metalami; I
(2) Można przyjąć dużą gęstość linii; I
(3) ma niski współczynnik rozszerzalności i odpowiada współczynnikowi rozszerzalności cieplnej krzemu.
Zastosowanie mulitu w dziedzinie właściwości elektrycznych znajduje odzwierciedlenie w jego zastosowaniu jako doskonałego materiału podłoża, który ma bardzo niską stałą dielektryczną i może przyjmować duże gęstości linii. Dlatego ceramika mulitowa i kompozyty szklano-ceramiczne na bazie mulitu są stosowane jako doskonałe materiały funkcjonalne do wysokowydajnych układów scalonych.
Jin Zhengguo i in. przeprowadzili badanie dotyczące zastosowania ceramiki mulitowej w elektryczności, przy różnej zawartości mulitu, właściwościach dielektrycznych i stratach dielektrycznych, które również powodują zmiany w materiale kompozytowym, gdy zawartość mulitu wynosi{{{{3} }}}%~90%, stała dielektryczna zmienia się w zakresie 6,0~7,0. Nowy rodzaj ceramicznego materiału podłoża z mulitu ma niską stałą dielektryczną, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i dobrą wytrzymałość, co jest odpowiednie do szybkich układów scalonych i montażu mikroelektroniki. Nowy ceramiczny materiał podłoża z mulitu ma niską stałą dielektryczną, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, dobrą wytrzymałość i nadaje się do stosowania w szybkich układach scalonych.
Wang Jing przygotował kompozyty mulitowe z nanorurek węglowych. Na podstawie dobrych właściwości materiałów ceramicznych z mulitu, poprzez dodanie nanorurek węglowych w celu poprawy ich wytrzymałości, przeprowadzono badanie zastosowania nanorurek węglowych po modyfikacji specjalnych właściwości elektrycznych materiałów mulitowych po właściwościach przewodzących właściwości przewodzących materiału właściwości mechaniczne, termiczne i inne. Wyniki badania pokazują, że różne właściwości materiału osiągnęły znaczną poprawę. Wśród nich przewodność elektryczna poprawia się o ponad 10 rzędów wielkości; stała elektryczna poprawia się 10-30 razy, a straty poprawiają się o 3 rzędy wielkości; odporność na pękanie jest zwiększona nawet o 80%. Materiał ten ma zalety zarówno mechanicznych, jak i elektrycznych materiałów o złożonej fazie i ma znaczące perspektywy zastosowania w dziedzinie materiałów elektronicznych. Dlatego też badania nowych mulitowych materiałów ceramicznych mają ogromne znaczenie.
Mulit w innych zastosowaniach
Mulit, jako doskonały materiał chemiczny, oprócz wyżej wymienionych aspektów badań aplikacyjnych, ma wiele zastosowań. Na przykład mulit można stosować jako przepuszczalne elementy ceramiczne. Materiał ten charakteryzuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną, bardziej równomiernym rozkładem porów i dobrą przepuszczalnością powietrza. Ponadto jako nośniki katalizatorów można stosować kompozyty mulitowe, które mają dobrą stabilność chemiczną i odporność cieplną i mogą być ładowane różnymi katalizatorami. Przygotowane katalizatory można stosować w krakingu ropy naftowej, oczyszczaniu spalin samochodowych i oczyszczaniu ścieków. Mulitowe stopy ceramiczne można również stosować na okładziny klocków hamulcowych, w których jako podłoże wykorzystuje się stopy metali, a jako ośrodek dyspersyjny inne rodzaje ceramiki. Ponieważ materiał ten ma lepszą odporność na ciepło i zużycie niż materiały hamulcowe przygotowane z polimerów, jest obecnie szeroko stosowany w samolotach i systemach kolei dużych prędkości, a także w klockach hamulcowych w samochodach.
W ostatnich latach, dzięki ciągłym wysiłkom badaczy, rozwój materiałów mulitowych był bardzo szybki, a ich zastosowania stały się coraz szersze wraz z pojawieniem się wielu nowych materiałów mulitowych o doskonałych wszechstronnych właściwościach. Obecnie prowadzi się stosunkowo więcej badań nad wysokotemperaturowymi materiałami konstrukcyjnymi, materiałami ceramicznymi i adiabatycznymi materiałami izolacyjnymi. Badania nad właściwościami elektrycznymi i optycznymi są stosunkowo niewielkie, jest więcej problemów, aby w przyszłości uzyskać szerszy zakres zastosowań w elektryce, optyce i innych dziedzinach, należy zwiększyć wysiłki badawcze. Po drugie, w metodzie syntezy mulitu konieczna jest bardziej dogłębna analiza mechanizmu syntezy materiałów, opracowanie bardziej odpowiednich do industrializacji zaawansowanych metod; w teoretycznych aspektach konieczności zwiększania termodynamiki i dynamiki materiałów mulitowych; Sprzyjają one rozwojowi bardziej wszechstronnego działania nowych materiałów. Powyższe kierunki badań stanowią przedmiot przyszłych badań.