Preparation of Silica–Alumina Hollow Spheres with a Single Surface Hole by Co-axial Microchannel

Si/Al composite hollow spheres with a surface hole were prepared with the co-axial microchannel in a one-step method. It is easy to use the technique for size control and continuous operation. At Si/Al ratio between 4 and 5, a hole forms on the surface, due to the fast gelation process and high viscosity of the sol. Scanning electron microscopy, nitrogen adsorption–desorption isotherms, and mercury intrusion method are used to characterize the samples. The hole size is 40–150 μm and the particle size is 450–600 μm. The size can be adjusted by the flow rate of the oil phase.

新型氧化铝空心球的制备及表征

以胶体碳球为模板,廉价的硝酸铝为铝源,成功制备出了新型的大小可控的氧化铝空心球.通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量扩散X射线(EDX)、X射线粉末衍射(XRD)等手段对合成产品进行了表征,并考察了不同合成条件对空心球形貌的影响.实验结果表明,合成的氧化铝空心球大小均一,粒径及壁厚均可调节.在该实验条件下,硝酸铝浓度及吸附时间的改变对产品结果没有明显的影响,而吸附温度的改变引起了产品表面光滑度及壁厚的改变.

发泡法制备轻质莫来石结合氧化铝空心球制品的性能研究

为了改善莫来石结合氧化铝空心球制品的隔热性能,以氧化铝微粉、二氧化硅微粉和≤3 mm的氧化铝空心球为主要原料,采用发泡法结合凝胶注模工艺制备了轻质莫来石结合氧化铝空心球制品,并研究了发泡时间(5、10、15和20 min)对试样的体积密度、气孔率、耐压强度、显微结构和热导率的影响。结果表明:合成试样的基质部分为气孔孔径50~100μm的多孔结构,与氧化铝空心球结合紧密;随着发泡时间增加,试样的气孔率增加,而体积密度、耐压强度和热导率降低;当发泡时间为20 min时,试样体积密度为0. 71 g·cm-3,气孔率为80. 2%,常温耐压强度为1. 81 MPa,600℃热导率为0. 467 W·m^(-1)·K^(-1)。

水热法合成α-氧化铝空心微球

以葡萄糖和硝酸铝为原料,采用水热法合成大小及壁厚可控的α-氧化铝空心微球。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱分析仪(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热分析(TG-DSC)等手段对合成产品进行表征。结果表明:得到的氧化铝空心微球分散性较好,可通过调节加入的葡萄糖浓度及硝酸铝量,得到大小及壁厚不同的氧化铝空心球,烧结温度对微球粒径大小影响不大,当烧结温度上升900℃时,壳层结构由不定形态变为γ-Al2O3,当烧结温度上升到1 100℃时,可得到α-Al2O3氧化铝空心微球。

介孔氧化铝空心球的制备及表征

以掺氮碳球为硬模板,F127为软模板,廉价的Al(NO3)3·9H2O为铝源,成功制备出具有介孔结构的氧化铝空心球。通过SEM,N2吸附-脱附,XRD,FT-IR表征显示,其粒径大小均一,均在500nm左右;壳层具有蠕虫状的介孔结构,且主要为无定型结构的氧化铝;介孔孔径为17nm,比表面积为153m2/g,孔容为0.67cm3/g。详细讨论了介孔氧化铝空心球的形成机理。

水热和硬模板辅助制备氧化铝空心球

以葡萄糖和硝酸铝为原料,采用水热和硬模板辅助技术成功制备了氧化铝空心球。分别通过葡萄糖催化聚合-原位离子吸附一步进行(一步法)或葡萄糖聚合成球-离子吸附分步进行(二步法)制备铝碳复合球壳结构,然后经分步煅烧氧化制得氧化铝空心球。进一步对产物表征结果表明:二步法得到的空心球壳结构稳定紧凑,大小均一,粒径在亚微米级;而一步法步骤简单,操作快捷,但产物结构疏松,粒径在微米级,空心球比二步法有序度要高。此外,对氧化铝空心球结构的形成过程和可能的机理以及二步法中碳球表面基团进行了分析和探讨。

毫米级Al_2O_3空心球的模板法制备

以自制毫米级PS球为模板,分别采用化学沉积包覆和物理包覆的方法制备Al2O3空心球。通过化学包覆制备的PSAl2O3前驱体复合球壳,煅烧之后得到的Al2O3球壳极易破碎,力学性能很差;采用离心加压的物理包覆法制备的PS-Al2O3复合球壳,经分步煅烧去模后得到的毫米级氧化铝空心球,其球形度好,且力学性能好。

O/W/O多重乳液法制备毫米级氧化铝空心球（英文）

采用O/W/O多重乳液法,以液体石蜡为内核,氧化铝溶胶为外壳层组成的复合液滴作为前驱体,制备毫米级氧化铝空心球,研究了装置几何结构对前驱体的形成和固化过程对空心球结构的影响。结果表明,内部油相通过直流通道直接注射到水相液滴内部时,形成的复合液滴具有均一核壳结构,壁厚和直径在30~80mm和800~2200mm可控。液滴置于水平方向旋转固化,保持转速在20~60 r/min,所得凝胶球可以保持完整的球形度和核壳结构。1200℃高温煅烧制备出的氧化铝空心微球维持高的球形度和空心结构,表面粗糙度大约22 nm,壁厚达到几十微米,直径达到毫米级,主要晶型为稳定的a-Al2O3。

镁砂细粉对尖晶石轻质耐火材料结构与性能的影响

以电熔尖晶石细粉、烧结镁砂细粉和镁铝尖晶石空心球为主要原料,采用固相烧结法制备了尖晶石轻质耐火材料。借助XRD、SEM等测试手段研究了镁砂细粉和空心球对材料物相组成、显微结构、耐压强度、导热系数等方面的影响。结果表明:少量镁砂细粉(小于5%)的引入,部分固溶于尖晶石中,部分在空心球与尖晶石粉末颗粒之间产生二次尖晶石,促进了空心球与周围粉末颗粒间的结合,减小了材料的孔隙尺寸,降低了导热系数;增加镁砂细粉引入量,有利于促进烧结、提高材料的致密性与耐压强度;控制镁砂细粉引入量小于5%,可制备得到体积密度为1.85~1.98 g/cm^(3)、耐压强度为22.8~27.3 MPa、导热系数为0.256~0.524 W/(m·K)(200~1 000℃)的尖晶石轻质耐火材料。

氧化铝空心球的制备及隔热性能的研究

采用水热法制备了胶体碳球,以碳球为模板,加入氨水或尿素作为沉淀剂制备了氧化铝空心球,将氧化铝空心球用于隔热涂层的制备,并对所制备的氧化铝空心球的微观形貌和涂层的隔热性能进行了表征与测试。结果表明,以尿素为沉淀剂时制备的氧化铝空心球形状规则、壁厚均匀,将制得的氧化铝空心球用在涂层的制备中能起到良好的隔热效果,且当涂层中空心球含量为5%时较经济实用。

氧化铝空心球在钻进坚硬致密岩石钻头中的作用

基于岩石破碎原理分析研究用于钻进坚硬致密岩石的钻头及其性能,设计预合金粉胎体性能以及热压工艺参数。在此基础上,提出使用氧化铝空心球弱化钻头胎体,并对添加粒度尺寸0.3mm、0.6mm、0.9mm和体积分数12%、15%和18%的氧化铝空心球制备的胎体进行耐磨性能试验。结果表明:胎体耐磨性分别降低了9%～31%;当氧化铝空心球粒度尺寸为0.3mm,体积分数为18%时,胎体的耐磨性降幅达到最大的31.25%。

陶瓷空心球/镁合金复合多孔材料制备及压缩性能

本文选用两种不同的陶瓷空心球(商购氧化铝空心球和自制含硅复合氧化物陶瓷空心球)作为增强体,采用粉末烧结的方式在烧结温度600℃、保温时间3 h 20 min的烧结条件下,成功制备出两种轻质、含孔的镁合金复合多孔材料。通过扫描电子显微镜观察烧结样品的微观结构,发现含硅陶瓷空心球与镁合金的界面处发生了界面反应,生成了含有MgO、Mg_(2)Si等成分的合金相。研究了采用不同种类陶瓷空心球对样品表观密度、压缩强度和比强度的影响。结果表明,采用商购氧化铝空心球制备的复合样品的体密度最低,与镁合金致密体的密度相比,平均表观密度下降了33.3%,为1.20 g·cm^(-3);选用自制含硅陶瓷空心球制备的复合样品的平均表观密度下降了16.1%,为1.51 g·cm^(-3);在压缩过程中两种样品都表现出了弹性阶段、屈服平台和致密化阶段的多孔材料典型的压缩特征;自制含硅陶瓷空心球所制样品的压缩强度明显高于氧化铝空心球所制样品,自制含硅陶瓷空心球所制复合样品的比强度也高于商购氧化铝空心球所制复合样品。

微膨胀莫来石结合氧化铝空心球砖的研制

以0.2~3 mm的氧化铝空心球和≤0.044 mm电熔白刚玉细粉为主要原料,在细粉中引入不同硅源,经过隧道窑1 460℃烧成,在制品基质中形成莫来石,利用莫来石化反应产生的膨胀研制出微膨胀莫来石结合氧化铝空心球砖,解决制品长期在高温环境下的收缩问题,提高制品的高温使用性能。试验结果表明,通过引入15%硅源C,经1 460℃下烧成35 h后,制品的显气孔率为57. 7%;体积密度为1. 49 g/cm^3;0. 1 MPa荷重软化温度T0. 6>1 700℃;1 600℃烧成2 h后重烧线变化为+0. 14%。

以水性环氧树脂为凝胶体系的氧化铝空心球浆料的流变性能

以水性环氧树脂为凝胶体系,研究了氧化铝空心球陶瓷浆料的流变性能,考察了水性环氧树脂溶液含量、固化温度对水性环氧树脂溶液和不同固相含量氧化铝空心球陶瓷浆料凝胶过程的影响。结果表明:在同一温度下,随水性环氧树脂溶液质量分数的增加,凝胶时间缩短,当水性环氧树脂含量从15.4%(质量分数)增加到28.8%时,溶液凝胶时间从99.3min缩短至38.2min;固化温度升高后,溶液凝胶时间明显缩短,从20℃时的125.3min下降到50℃时的5.8min。以水性环氧树脂为凝胶体系的氧化铝空心球浆料也存在上述规律,随浆料固相含量增加,凝胶时间缩短。以水性环氧树脂为凝胶体系成功制备出氧化铝空心球多孔陶瓷。

聚空心球对氧化铝陶瓷性能的影响

研究了聚空心球直接添加或聚空心球作为多孔层对氧化铝陶瓷力学性能的影响。在1200～1550℃烧成温度范围内,随烧成温度升高,Al2O3晶粒长大,聚空心球与基体之间结合力增加,聚空心球在烧成温度为1550℃时变形,试样密度为2.84g/cm3,显气孔率为25.2%,抗压强度和抗弯强度最高。当层状陶瓷的聚空心球多孔层含量为60%(质量分数),层厚比为5/2时,聚空心球的断裂方式由沿球断裂转变为穿球断裂,机械性能得到提高,断裂韧性最高为5.59MPa.m1/2。

采用模板法制备毫米级半透明Al2O3空心球

以自制毫米级聚苯乙烯(PS)球为模板,采用物理包覆和真空烧结方法制备Al2O3半透明空心球。用离心加压物理包覆法制备PS–Al2O3复合球壳,经3步煅烧法制备出毫米级半透明氧化铝空心球。制备过程为:第1步以1℃/min的升温速率在320℃保温2 h和900℃保温2 h,去除模板得到白色氧化铝空心球素坯;第2步在1 300℃保温2 h,去除残余模板和大部分气孔,对氧化铝空心球壳预烧结;第3步在1 800℃真空条件下烧结,得到半透明氧化铝空心球,其球壳厚度约为150μm,具有较高的致密度,可用作惯性约束核聚变靶丸材料。