纳米微孔氧化铝材料的制备+文献综述(2)
本课题使用市场销售的纳米级Al2O3 粉末为主要原料，通过一次无压快速烧结的方法制备膜状和块状微孔Al2O3器件材料，具有成本低，步骤简单，运用价值高等的特点，研究成果具有重要的经济效益和社会效益。而由于原料为纳米级的Al2O3 粉末，则在实际实验中要考虑处理配料、干燥、烧结过程中的团聚现象以及器件的防开裂，涉及了纳米烧结的相关知识。
1.2 团聚现象及处理
1.2.1 团聚现象
纳米粉体相较同类常规粉体而言，具有较大的比表面积，相对应的粒子体系的比表面能大，体系处于能量的不稳定状态,根据吉布斯自由能的趋向性，粉末间存在着更强的吸附作用，很容易发生聚集而达到大尺寸颗粒的能量稳定状态[2]，在密堆积过程中也会带入更多的空气，使得纳米级粉末失去了原有的特殊性质。这种在纳米粉末制备、分离、处理及存放过程中由数个微粒通过物理吸附或化学键力形成的异常大微粒的团簇现象，叫做团聚[3]。实际中，纳米粉末团聚可分为硬团聚和软团聚两大类，如图1。由范德华力和库仑力共同引起的纳米微粒间的吸附团聚现象，称为软团聚，其一般可通过施加机械能的方式或通过一些化学反应来消除；由粉末微粒原子、分子间的范德华力、固体桥力、化学键作用力、液体桥力以及静电力等共同作用而引起的团聚称为硬团聚，此类团聚不易被消除，需通过特殊的方法进行处理解决。
1 （a）为软团聚，（b）为硬团聚
1.2.2 团聚的消除方法
1.2.2.1 机械化学法[4]
在配制纳米级Al2O3微粒的浆料时，将浆料通过研磨、搅拌或者球磨技术的运用，将原料的小颗粒进行细化处理，使原本团聚在一起的微粒收到剪切力和搅拌力的作用而分散均匀，通过机械搅拌球磨的方法，机械打碎团聚大颗粒的同时增加了微粒表面的Zeta电位，粒子表面被激活而互相排斥力增大，团聚粒子被分散开，而且粒子表面由于被激活，更容易被分散剂分子所包覆，使得同电荷排斥效果显著，微粒分散均匀。
1.2.2.2 添加分散剂法
保证纳米级Al2O3微粒充分分散均匀，可在悬浮液浆料中加入适当含量的分散助剂。此类助剂可分为三个大类，它们是：无机电解质，有机高分子聚物以及表面活性剂。其中无机电解质包括硅酸钠、碳酸钠等，此类物质通过提高Al2O3微粒表面的Zeta电位，而产生较强的双电层静电排斥作用，阻止Al2O3微粒之间的相互靠近吸附，减少团聚现象；有机高分子聚合物包括聚丙烯酸系列（A40和N40）、木质素、聚氧化乙烯系列等，此类物质通过在微粒表面形成带相同电荷及一定空间位阻的吸附膜，从而排斥隔离微粒，起到防团聚的作用；表面活性剂包括阳离子型，阴离子型以及非离子型三大类。此类物质通过在Al2O3微粒上形成一层分子膜，降低了纳米微粒的表面活化能，从而减小了其表面张力，这样在空间位阻增大和毛细吸附力减小的双重作用下使微粒间直接接触面积和几率降低，阻止了团聚现象的发生。
1.2.2.3 超声分散法
将装有纳米级Al2O3悬浮液的容器放入超声发生器中进行超声震荡，能够降低团聚效应。该原理主要是（1）超声震荡的过程中引起悬浮液中水分子的振动加剧，从而加快了其蒸发速率，使得微粒之间的氢键数目和氢键形成几率均降低，微粒间的团聚作用力减小，团聚现象改善；（2）超声处理时，超声空化作用产生的冲击波和微射流能够冲击团聚了的大颗粒，起到粉碎作用。（3）超声震荡的机械搅拌作用也有利于微粒之间的分散，得到较为理想的分散体系。
1.2.2.4 静电分散法
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