Glavne komponente mulita su glinica i silicijum oksid, što je mineralni naziv alumino-silikata, to je mineral nastao od alumino-silikata u uslovima visoke temperature, a mulit nastaje i pri veštačkom zagrevanju alumino-silikata. Posljednjih godina, Kina je povećala čisto korištenje resursa uglja, proizvodnja elektrofilterskog pepela u elektrani također sadrži mulitnu fazu, uključujući leteći pepeo iz peći na prah uglja Jungar sa sadržajem mulita od oko 40%. Hemijski sastav mulita je 3Al2O3-2SiO2-2Al2O3-SiO2, a iz perspektive faznog dijagrama, mulit je jedini stabilni kristalni aluminijum silikat u sistemu binarnog faznog dijagrama. Njegova kristalna struktura je sastavljena od silicijum-kiseonika tetraedara i aluminijum-kiseonika tetraedara raspoređenih duž C-ose na neuređen način da formiraju dvostruki lanac, a dvostruki lanac je povezan aluminijum-kiseoničkim oktaedrima, u kojima igraju aluminijum-kiseonički oktaedri. uloga podrške okosnice u cijeloj strukturi i nemetrička amplituda modulacije dvije vrste uređenja način daje stabilnu energiju, pa stoga mulit ima vrlo dobru hemijsku stabilnost. U isto vrijeme, također ima dobru vatrostalnost, električnu izolaciju i druga svojstva, otpornost na hemijsku eroziju, dobru otpornost na udar, visoku temperaturu omekšavanja opterećenja, otpornost na puzanje, sada se široko koristi u metalurgiji, hemijskoj industriji, nafti, električnoj energiji, nacionalnoj odbrane i mnogim drugim industrijskim oblastima.
Poslednjih godina, sa porastom mulita i njegovih kompozitnih novih materijala, to je dovelo do toga da domaći i strani istraživači posvećuju veliku pažnju mulitnim materijalima. - čistoće mulita, te njegove primjene u oblasti vatrostalnih materijala i električne energije.
Fizička i hemijska svojstva mulita visoke čistoće
Fizička i hemijska svojstva mulita visoke čistoće prikazana su u tabeli.
Metoda pripreme mulitnog materijala visoke čistoće
Sol-gel metoda
Sol-gel metoda je sol metalnog alkohola ili anorganski materijal kao prekursor za pripremu materijala, prvo se sirovine ravnomjerno miješaju, zatim hidroliza, kondenzacija, hemijska reakcija, formiranje stabilnog i prozirnog rastvora sol-gel sistema u rastvor, i konačno sol-gel starenjem čestica gela kroz sporu polimerizaciju gela kroz formiranje višedimenzionalne mrežne strukture, višedimenzionalne mreže struktura ispunjena rastvaračem koji ne teče, i konačno formiranje neorganskih funkcionalnih materijala može se pripremiti sušenjem gela kako bi se uklonila organska materija.
Luo Fa et al. sintetizirali mulitne keramičke funkcionalne materijale Sol-Gel metodom koristeći aluminijski prah, etil ortosilikat (TEOS) i HCl kao sirovine, a istraživali su odnos između gustoće sinterovanja, mikrovalnih dielektričnih svojstava, dodataka za sinterovanje MgO i učestalosti ispitivanja mulitnih keramičkih materijala. . Rezultati istraživanja su pokazali da uvjeti sinteriranja korišteni za pripremu imaju veliki utjecaj na gustoću sinteriranja i dielektričnu konstantu mulitnih keramičkih materijala, a temperatura vrućeg presovanja ima najveći utjecaj na gustinu sinteriranja i kompleksnu dielektričnu konstantu mulitne keramike. materijala među proučavanim parametrima. Dodatak aditiva MgO također povećava stvarne i imaginarne dijelove kompleksne dielektrične konstante mulitnih keramičkih materijala, a nema značajnog disperzijskog efekta na kompleksnu dielektričnu konstantu.
He Wen et al. proučavao pripremu suhog gel ultra finog praha upotrebom TEOS-a i Al(NO3)3-9H2O kao sirovina, sol-gel (Sol-Gel) metodom, zamjenom rastvarača u alkoholni gel i korištenjem CO2 superkritičnog fluida izvršiti tehnologiju ekstrakcije i sušenja na niskim temperaturama na alkoholnom gelu, a zatim nakon 1150 stepeni visokotemperaturnog tretmana grijanja u trajanju od 2 sata, može biti relativno lako pripremiti visoku temperaturu. purity mulit ultrafini puderi. Mulit prah se može lako pripremiti visoke čistoće zagrijavanjem na 1150 stepeni u trajanju od 2 sata. Pripremljeni prah mulita ima veličinu čestica od 5~15 nm, njegova specifična površina je čak 376 m2/g, a čestice su ravnomjerno raspoređene, pokazujući oblik kratke igle ili kratkog stupca.
Zhang Xintao je koristio aluminijum nitrat i etil ortosilikat kao sirovine, sol-gel (Sol-Gel metoda) metodu za pripremu funkcionalnih materijala mulitnog praha, kroz visokotemperaturnu toplotnu obradu na 1300 stepeni tokom 2 sata, pripremljeni praškasti materijali od mulita, pokazuju odlične performanse , kao što su niske dielektrične osobine, njegov relativni dielektrični gubitak i dielektrična konstanta će se povećati sa povećanjem sadržaja mulita, dielektrični gubici će biti sa povećanjem temperature sinterovanja, dielektrični gubici će pokazati trend smanjenja sa porastom temperature sinterovanja. visina pokazuje opadajući trend.
Metoda hidrotermalne kristalizacije
Hidrotermalna kristalizacija se obično izvodi u zatvorenoj specijalnoj reaktorskoj posudi, kao što je autoklav i druga specijalna oprema, pri čemu se vodeni rastvor koristi kao medij za hidrotermalnu reakciju, a reaktorski generator se zagreva, stvaranjem visokog pritiska, visokotemperaturno reakciono okruženje, zbog čega se supstance koje se teško rastvaraju ili ne rastvaraju u normalnim uslovima rastvaraju i formiraju visoko dispergovane nanokristalne jezgre rekristalizacijom, koja je poznata kao metoda hidrotermalne kristalizacije. Koristeći prirodne minerale, Yinye Wang et al. sintetizirani kompozitni nanokristalni materijali s mulitom kao glavnom kristalnom fazom hidrotermalnom kristalizacijom. Istraživači su zagrevali svoje kompozitne nanokristale na temperaturama u rasponu od 500 stepeni do 1005 stepeni i otkrili da kompozitni nanokristali imaju veoma dobru hemijsku termičku stabilnost. Testirani TPR tehnikom, rezultati su pokazali da kompozitni materijal ima strukturni učinak na nosač i troši različite količine vodonika sa površinskom strukturom kristala.
Metoda precipitacije hidrolizom
Metoda hidrolitičke precipitacije odnosi se na prvo dodavanje taloga u bistrenu otopinu kako bi se dobio talog, a zatim kalciniranje taloga na visokoj temperaturi kako bi se razgradio i na kraju dobio materijal u prahu. Metoda hidrolitičke precipitacije dijeli se na metodu koprecipitacije i jednofaznu metodu precipitacije. Metoda koprecipitacije je dodavanje taloga u otopinu kako bi se formirao precipitat; potonji će prvo otopiti talog u otopini, a zatim promijeniti pH vrijednost otopine razgradnjom taloga nakon potpunog rastvaranja i konačno formirati talog. Istraživač Zhang Zhijie je koristio Al13 i aktiviranu silicijumsku kiselinu kao sirovine, a prvo je sintetizirao prekursor mulita metodom taloženja hidrolizom, koji je termički obrađen na temperaturi nižoj od 900 stepeni oko 1 sat i formirao je kristalnu fazu mulita. Metodom hidrolitičke precipitacije se sintetizira mulit na nižoj temperaturi, što smanjuje poteškoće pripreme i ima prednost sinteze na niskim temperaturama.
Primjena mulita
Primjena mulita u oblasti vatrostalnih materijala
Posljednjih godina, razvoj mulitnih vatrostalnih materijala je vrlo brz, uz kontinuirani napredak i poboljšanje industrijske tehnologije, mulitne nove materijale ne samo da bi zadovoljili potražnju za naftnom, kemijskom i drugim visokotemperaturnom industrijom, već i kako bi se zadovoljila potražnja. Industrijska tehnologija visokih temperatura nastavlja da napreduje prema novim zahtjevima. Danas se vatrostalni materijali koji se koriste u industriji mogu pripremiti od oksida kao što su silicijum oksid, kalcijum oksid i glinica. Mulit kao vatrostalni materijal visokih performansi ima:
(1) Visoka tačka topljenja; i
(2) Ujednačeno širenje; i
(3) Odlična stabilnost termičkog udara.
(4) Visoka tačka omekšavanja.
(5) Niska vrijednost puzanja pri visokoj temperaturi.
(6) Visoka tvrdoća; i
(7) Dobra hemijska otpornost i druge prednosti.
Novi vatrostalni materijali pripremljeni od mulita sada se široko koriste u muflnim pećima, pećima za kalciniranje, kotlovima, rotacionim pećima i drugoj visokotemperaturnoj opremi. Visokotemperaturna oprema pripremljena od mulita nije samo otporna na visoke temperature, već ima i dug vijek trajanja i otpornost na koroziju. Mulit i drugi visokokvalitetni materijali koji se međusobno nadopunjuju, kompozitna sinteza odličnih performansi vatrostalnih materijala. Kao što je upotreba kordierit - mulit kompozitnih sintetičkih keramičkih materijala za peći, priprema materijala sa malim koeficijentom toplotnog širenja, odličnom otpornošću na toplotni udar, visokom vatrostalnošću, visokom temperaturnom stabilnošću. Stoga se trenutno u domaćim i stranim visokokvalitetnim keramičkim pećima najčešće koriste kordierit mulit kompozitni materijali. Ukratko, mulit vatrostalni materijali su sve važniji ljudima, vjerujem da će biti bolje performanse mulitnih vatrostalnih materijala.
Mulit u električnim aplikacijama
Moderni kompjuterski sistemi se sastoje od integrisanih kola ultra visokih performansi, što je dovelo do opsežnog proučavanja keramičkih supstrata niske dielektrične konstante. Keramičke podloge niske dielektrične konstante karakteriziraju tri karakteristike:
(1) Može se sinterovati do određenih metala; i
(2) Može pretpostaviti visoku gustinu linija; i
(3) ima nizak koeficijent ekspanzije i odgovara koeficijentu toplinskog širenja silicija.
Primjena mulita u području električnih svojstava ogleda se u njegovoj upotrebi kao odličnom materijalu supstrata, koji ima vrlo nisku dielektričnu konstantu i može poprimiti veliku gustoću linija. Stoga se mulitna keramika i staklokeramički kompoziti na bazi mulita koriste kao odlični funkcionalni materijali za integrirana kola visokih performansi.
Jin Zhengguo i saradnici, proveli su studiju o primjeni mulitne keramike u oblasti električne energije, sa različitim sadržajem mulita, dielektrična svojstva i dielektrični gubici također proizvode promjene u kompozitnom materijalu kada je sadržaj mulita w{{{{3} }}}%~90%, dielektrična konstanta se mijenja za 6,0~7,0. Nova vrsta mulitnog keramičkog materijala podloge ima nisku dielektričnu konstantu, nizak koeficijent termičke ekspanzije i dobru čvrstoću, što je pogodno za sklapanje brzih integrisanih kola i mikroelektronike. Novi keramički materijal podloge od mulita ima nisku dielektričnu konstantu, nizak koeficijent termičkog širenja, dobru čvrstoću i pogodan je za primenu u brzim integrisanim kolima.
Wang Jing je pripremio mulitne kompozite od ugljičnih nanocijevi. Na osnovu dobrih performansi mulitnih keramičkih materijala, dodavanjem ugljičnih nanocijevi radi poboljšanja njegove žilavosti, proučavanje upotrebe ugljičnih nanocijevi nakon modifikacije posebnih električnih svojstava mulitnih materijala nakon provodnih svojstava provodnih svojstava mehanička, termička i druga svojstva. Rezultati studije pokazuju da su različita svojstva materijala postigla veliko poboljšanje. Među njima, električna provodljivost je poboljšana za više od 10 redova veličine; električna konstanta je poboljšana za 10-30 puta, a gubitak je poboljšan za 3 reda veličine; žilavost loma je poboljšana do 80%. Ovaj materijal ima prednosti i mehaničkih i električnih složenih faznih materijala, te ima značajne izglede za primjenu u području elektroničkih materijala. Stoga je istraživanje novih keramičkih materijala od mulita od velikog značaja.
Mulit u drugim aplikacijama
Mulit, kao odličan hemijski materijal, ima mnogo primena pored gore navedenih aspekata istraživanja primene. Na primjer, mulit se može koristiti kao propusne keramičke komponente. Ovaj materijal ima visoku mehaničku čvrstoću, ravnomjerniju raspodjelu pora i dobru propusnost zraka. Osim toga, mulitni kompoziti se mogu koristiti kao nosači katalizatora, koji imaju dobru kemijsku stabilnost i otpornost na toplinu, a mogu se puniti raznim katalizatorima. Pripremljeni katalizatori se mogu koristiti u krekingu nafte, tretmanu izduvnih gasova automobila i tretmanu otpadnih voda. Mulitne keramičke legure mogu se koristiti i za obloge kočionih pločica, koje koriste legure metala kao podlogu i druge vrste keramike kao disperzioni medij. Budući da materijal ima bolju otpornost na toplinu i habanje od kočionih materijala pripremljenih od polimera, sada se široko koristi u avionima i željezničkim sistemima za velike brzine, kao i u automobilskim kočionim pločicama.
Posljednjih godina, pod stalnim naporima istraživača, razvoj mulitnih materijala je bio vrlo brz, a njihova primjena je postala opsežnija, s pojavom mnogih novih mulitnih materijala sa odličnim sveobuhvatnim performansama. Trenutno postoji relativno više studija o visokotemperaturnim konstrukcijskim materijalima, keramičkim materijalima i adijabatskim izolacijskim materijalima. U električnim svojstvima i optičkim svojstvima istraživanja su relativno mala, postoji više problema, da bi se u budućnosti dobio širi spektar primjena u oblasti elektroenergetike, optike i drugih oblasti, potrebno je povećati istraživačke napore. Drugo, u metodi sinteze mulita, potrebna je dublja analiza mehanizma sinteze materijala, razvoj prikladnijih za industrijalizaciju naprednih metoda; u teorijskim aspektima potreba za povećanjem termodinamike i dinamike mulitnih materijala; oni su pogodni za razvoj sveobuhvatnije performanse novih materijala. Gore navedeni pravci istraživanja su fokus budućih istraživanja.