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溶胶凝胶法与陶瓷墨水

已有 3223 次阅读 2014-7-15 14:51 |系统分类:科普集锦

溶胶-凝胶法是用含高化学活性组分的化合物作前驱体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

溶胶-凝胶法与其它方法相比具有许多独特的优点:

1)由于溶胶-凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液,因此,就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性,在形成凝胶时,反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合。

2)由于经过溶液反应步骤,那么就很容易均匀定量地掺入一些微量元素,实现分子水平上的均匀掺杂。

3)与固相反应相比,化学反应将容易进行,而且仅需要较低的合成温度,一般认为溶胶-凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内,而固相反应时组分扩散是在微米范围内,因此反应容易进行,温度较低。

4)选择合适的条件可以制备各种新型材料。

溶胶凝胶法是制备超细粉体和纳米材料的一种湿化学方法,在高技术陶瓷、薄膜、催化剂等领域已经获得广泛应用,工艺技术也已经成熟。该方法用于制备陶瓷墨水时,只利用其前段工艺,即胶体的制备。包括有机盐在溶剂中的水解反应和水解产物的缩聚反应,同时根据需要,调节溶胶的物理性能,如固含量、浓度、导电率及表面张力等。采用溶胶法制备陶瓷墨水的过程中,前驱体溶液是反应的主体,为了保证水解反应在分子水平上均匀进行,反应所处的环境需为均相系统,要严格控制溶剂的量,防止不相溶区的形成。同时可通过调整催化剂种类及用量、有机盐种类及溶液浓度、水解温度等工艺参数来控制水解和聚合反应速度,制备均匀稳定的溶胶,即稳定的陶瓷墨水。




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