Eu. visão geral da zircônia nanocompósito
O óxido de zircônio (zro2) é um material não metálico inorgânico com alta resistência à temperatura, resistência à corrosão, resistência ao desgaste e baixo coeficiente de expansão térmica. está naturalmente presente na forma de zircão oblíquo de fase monoclínica. em circunstâncias normais, o zro2 tem três formas cristalinas e é um óxido de conversão de fase policristalino. à temperatura ambiente, é uma fase monoclínica. quando é superior a 1000 ° c, a fase tetragonal se forma gradualmente até que haja apenas uma fase tetragonal a 2370 ° c, e uma temperatura maior que 2370 ° c até o ponto de fusão é uma fase cúbica.
em geral, o óxido de zircónio, que pode manter uma fase tetragonal ou cúbica à temperatura ambiente após a adição de um estabilizador, é referido como uma zircónia composta ou pó compósito de zircónio, e é também referida como zircónia semi-estabilizada e estabilizada. estabilizadores comuns são y2o3, ceo, cao.
ii. o desempenho da zircônia nano-composta
1. propriedades físicas: alta resistência, alta temperatura, desgaste, auto-lubrificação, isolamento, isolamento, coeficiente de expansão pode ser ajustado.
2. propriedades químicas: anti-corrosão, alta condutividade de íons de oxigênio.
3. nano-desempenho: grande área de superfície, forte capacidade de armazenamento de oxigênio.
iii. a aplicação de zircônia nano-compósita
A nano-zircônia é caracterizada pela resistência ao ataque químico e à erosão de microrganismos. é um material cerâmico dopado com óxidos metálicos que é ácido, alcalino, oxidativo e redutível. depois de ser dopado com óxido de zircônio estável, é mecanicamente, termicamente e eletromagneticamente. As propriedades ópticas e ópticas também têm boas propriedades e também têm importantes aplicações em propriedades catalíticas.
1. material de dentadura
O nano-zro2 pode aumentar significativamente a força da temperatura ambiente e o fator de intensidade de tensão da cerâmica, para que a resistência à cerâmica possa ser duplicada. O material biocerâmico compósito preparado pela nano-zro2 apresenta boas propriedades mecânicas, estabilidade química e biocompatibilidade, sendo um promissor material compósito biocerâmico, principalmente em materiais odontológicos e articulações artificiais. Como uma excelente cerâmica bio-inerte, exibe excelente estabilidade química, tanto como prótese e implante, e satisfaz plenamente o padrão de um material de restauração dentária.
2. sensor de oxigênio
o sensor feito de zircônia tem boa condutividade e desempenha um papel importante no controle do escape do automóvel e da combustão da caldeira da usina. O sensor de oxigênio de zircônia é o sensor de oxigênio mais maduro e mais produtivo. é um dos principais componentes do sistema de controle de emissão de veículos. suas características de saída de sinal afetam diretamente a economia de combustível e o controle de emissões do motor.
3. aditivos para catalisadores de purificação de gases de escape para automóveis
Os catalisadores de purificação de gás de exaustão automotivos geralmente consistem em três componentes: transportadores, cocatalisadores e catalisadores. entre estes, os materiais de óxido compósito de solução sólida de zircónio e háfnio são utilizados como co-catalisadores e são materiais de revestimento muito importantes. Além disso, soluções sólidas de zircônio e háfnio também são amplamente usadas em materiais de sensores, materiais de polimento, células de combustível, materiais estruturais, cerâmicas de alta resistência e outros campos.
4. ponteira cerâmica do conector de fibra óptica
Pós de nano-ysz podem ser usados para fabricar terminais de fibra cerâmica de terras raras (agulhas de precisão) para conectores de fibra óptica devido às suas excelentes propriedades mecânicas, estabilidade química e precisão extremamente alta. O sleeve é o dispositivo passivo de fibra óptica mais utilizado na rede de fibra óptica e é uma parte importante da construção da infra-estrutura de rede de informações.
5. produtos terminais móveis
Com o advento de novos métodos de transmissão, como 5g e carregamento sem fio, a banda de freqüência sem fio está se tornando cada vez mais complexa, e a blindagem do chassi de metal se tornará um grande gargalo. a antena de 5g, que é estritamente necessária para o layout, precisa mudar o material de caixa de metal existente. cerâmica e vidro se tornarão soluções opcionais. ao mesmo tempo, materiais metálicos também são muito hostis para a tecnologia de carregamento sem fio. Como a maioria das tecnologias atuais de carregamento sem fio usa matérias-primas de ondas eletromagnéticas, o metal pode causar interferência em ondas eletromagnéticas, o que reduz bastante a eficiência de carregamento. materiais alternativos incluem plásticos, vidro e cerâmica. os plásticos são propensos a arranhões e o vidro é frágil. materiais cerâmicos estão gradualmente penetrando na aparência de telefones inteligentes devido às suas excelentes propriedades físicas.
6. cadinho
na fundição de metais preciosos e ligas raras e refratários, devido à necessidade de aquecer a uma temperatura mais alta, o material geral é difícil de atender aos requisitos, e o cadinho feito de zircônia pode ser aquecido a 2430oc. a zircônia torna-se o material preferido para o cadinho usado sob condições de alta temperatura.
7. ferramentas especiais
cortadores de cerâmica foram utilizados no início do século 20, mas seu uso foi limitado pela sua fragilidade. nos últimos anos, com o avanço dos materiais compósitos de zircônia nano-compósito, sua tenacidade melhorou muito. facas de cerâmica se expandiram do setor aeroespacial industrial e de outros campos de alta tecnologia para facas de cerâmica industriais e hoje são amplamente utilizadas na vida cotidiana. O óxido de zircônio pode ser processado em vários tipos de ferramentas. Tem as vantagens das ferramentas tradicionais de metal, mas também tem as vantagens de não ferrugem, saúde, resistência ao desgaste, etc., conhecido como aço cerâmico.
8. célula de combustível
Os eletrólitos à base de zircônio para células a combustível de óxido sólido são os materiais eletrolíticos mais amplamente utilizados e estudados. o material eletrolítico baseado em zro2 estabilizado cubicamente tem uma condutividade iônica muito grande, mantém boa estabilidade química em altas temperaturas, em atmosferas oxidantes e redutoras, e possui propriedades condutoras de íons de oxigênio puro em uma ampla faixa de pressões parciais de oxigênio, tendo boa força de processamento mecânico, pode ser feita em um eletrólito de membrana densa. portanto, satisfaz quase todos os requisitos das células a combustível de óxido sólido e torna-se a primeira escolha para a preparação de eletrólitos macios. é o componente principal das células a combustível de óxido sólido.
9. peças mecânicas especiais
A fragilidade dos materiais cerâmicos limita seu desenvolvimento de aplicações. nano-cerâmica é uma maneira muito importante para resolver a fragilidade da cerâmica. experimentos mostraram que a fase tetragonal zro2 pode ser transformada em uma fase monoclínica para gerar microfissuras e tensões residuais para endurecer cerâmicas. O nano-zro2 pode aumentar significativamente a força da temperatura ambiente e o fator de intensidade de tensão da cerâmica, para que a resistência à cerâmica possa ser duplicada. zircônia nano-composto ultra-resistente especial é amplamente utilizada em rolamentos, buchas, rolamentos de esferas, caixas e outros campos.
10. materiais refratários
devido ao seu alto ponto de fusão, baixa condutividade térmica e propriedades químicas estáveis, a zircônia é comumente usada como material refratário. refratários feitos de nano-zircônia têm vantagens mais óbvias, resistência a altas temperaturas (até 2200 ° c), alta resistência, bom isolamento térmico e excelente estabilidade química. eles são usados principalmente em ambientes com temperaturas de operação acima de 2000 ° c.