基于生物纤维模板的绝热材料的研究(3)
1.3 隔热陶瓷纤文的概述
陶瓷纤文作为一种新型纤文状的耐火材料，具有质量轻、热稳定性好、耐高温、导热系数低、比热小以及耐机械震动等特点，而被广泛应用于冶金、电力、石化、航空、航天、船舶、消防、汽车等领域[16]。陶瓷纤文的纤文直径较短（一般为2-5μm），期限为表面光滑，结构上的气孔率高达90%以上，气孔的表面积和孔径较大，热量不易在这样的纤文内部产生对流，是很好的隔热材料。
陶瓷纤文的制作工艺比较多，主要有是熔融纤文化、法热合成法、化学气相沉积法和化学纤文化法。熔融纤文化法是将原材料熔融后用喷吹法或甩丝法来制备陶瓷纤文的[17]，而化学纤文化法是采用化学方法将合成原料纤文化后进行烧结从而制得了陶瓷纤文的方法。
陶瓷纤文的应用也比较广泛，将耐火陶瓷纤文用作窑炉的内衬，在一定程度上可以降低热量损耗，提高节能效果。另一方面，由于陶瓷纤文其纤文形状，表现出很好的过滤性能，所以可用于高温烟气过滤。
1.4 本课题的研究内容及其意义
自然给了人类启发，生物进化的多样性使得生物结构的独特性，正因为大自然鬼斧神工的创造力留给我们人类巨大的遗产，本实验就是用遗态材料学方法，以大自然生物（棉花）为模板，利用其精细尺寸的显微结构制取隔热陶瓷纤文材料。实验将棉花浸入在硝酸锆或者硝酸锌溶液中，经过干燥处理后进行高温煅烧，从而使棉花分解和硝酸盐分解，得到保留有棉花纤文结构的氧化物陶瓷纤文。本实验要探究的内容主要是；1.探究不同浸泡时间对最终陶瓷纤文结构的影响；2探究不同浸渍液浓度对陶瓷纤文结构的影响；3探究不同烧结温度对最终陶瓷纤文结构的影响.实验包括了扫描电镜的观察，XRD和EDS的测量，最后对或得的数据进行分析并得出结论。
本实验主要是以生物纤文为模板制备绝热材料，生物纤文我们选取棉花，原因主要有以下两个方面：1棉花的纤文结构本身就具有绝热保温的优良特点，如果在实验中制备出的材料能够很好地保留棉花的原始纤文结构，那么再加上隔热效果好的氧化物作构建元素，最后得到的材料想必隔热性能一定较好；2 棉花材料取材方便，材料有比较便宜，适宜于工业大生产。如果将这些性能良好的隔热材料用作窑炉的内衬，可以很好地达到保温节能的效果，甚至可以提高窑炉的烧结温度，带来工业革新，不仅可以给企业带来经济效益，而且是能源得到有效利用，符合可持续发展的战略。此外氧化锌纤文材料可作为光催化剂，可以利用太阳光为光源降解有机污染物，这也是得它能够用作与环境污染的治理[18]。
2 实验部分
2.1 实验材料及设备
(1) 模板：棉花
本实验选取棉花为模板，棉花在我国种植范围广泛，取材方便，价格低廉。棉花主要分为两类，即细绒棉和长绒棉。在我国种植的棉花多属于细绒棉，其纤文长度一般为25-35mm，线密度为2.12-1.56 dtex（4700-6400公支）左右，强力在4.5cN左右。
棉花的纤文主要成分是纤文素，其元素组成为碳44.44%、氢6.17%、氧49.39%。
棉花在温度达到266℃时，便会燃烧碳化，其产物最终挥发至空气中。其发生反应的化学方程式如下:
C+O2 =CO2↑
2H2+O2 =2H2O↑
实验采用是医用棉球，如图2.1（c）所示。
(2) 试剂：
硝酸锆(结晶，分子式:Zr(N03)4•5H20，分子量:429．33，成都科龙化工试剂厂)。
吹冰水和硝酸锌（白色结晶，分子式：Zn（NO3）2•6H2O ，分子量：297.49， 西陇化工股份有限公司）。
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