ムライトの主成分はアルミナと酸化ケイ素で、これはアルミノケイ酸塩の鉱物名であり、アルミノケイ酸塩が高温条件下で形成される鉱物であり、アルミノケイ酸塩を人工的に加熱することによってもムライトが形成されます。近年、中国は石炭資源のクリーンな利用を増やしており、発電所で生成される飛灰にはムライト相も含まれており、その中にはジュンガル発電所の微粉炭炉飛灰のムライト含有量は約40％である。ムライトの化学組成は 3Al2O3-2SiO2-2Al2O3-SiO2 であり、状態図の観点から見ると、ムライトは二元状態図系で唯一安定な結晶質ケイ酸アルミニウムです。その結晶構造は、シリカ-酸素四面体とアルミニウム-酸素四面体がC軸に沿って無秩序に配列して二重鎖を形成しており、その二重鎖はアルミニウム-酸素八面体で接続されており、その中でアルミニウム-酸素八面体が役割を果たしています。構造全体におけるバックボーンサポートの役割を果たし、2種類の秩序モードのノンメトリック振幅変調により安定したエネルギーを持ち、したがってムライトは非常に優れた化学的性質を持っています。 安定性。同時に、優れた耐火性、電気絶縁性などの特性、耐化学侵食性、優れた耐衝撃性、高い負荷軟化温度、耐クリープ性も備えており、現在冶金、化学工業、石油、電力、国家などで広く使用されています。防衛および他の多くの産業分野。
近年、ムライトとその複合新素材の台頭により、国内外の研究者がムライト素材に大きな注目を集めています。本論文は、ムライトの物理的および化学的性質、高品質のムライトの調製方法のレビューに焦点を当てています。 -高純度ムライト、および耐火物および電気分野でのその応用。
高純度ムライトの物理的および化学的性質
高純度ムライトの物理的および化学的性質を表に示します。
高純度ムライト素材の調製方法
ゾルゲル法
ゾルゲル法は、金属アルコール塩または無機材料を材料調製の前駆体として使用し、まず原料を均一に混合し、次に加水分解、縮合化学反応を経て、安定で透明なゾルゲル系溶液を形成します。溶液、そして最後に、多次元網目構造の形成、非流動性溶媒で満たされた多次元網目構造の形成によるゲルのゆっくりとした重合によるゲル粒子の老化によるゾルゲル、そして最終的にはの無機機能性材料は、ゲルを乾燥させて有機物を除去することにより調製することができる。
ルオ・ファら。アルミニウム粉末、オルトケイ酸エチル（TEOS）、HClを原料としてゾルゲル法によりムライトセラミックス機能性材料を合成し、ムライトセラミックス材料の焼結密度、マイクロ波誘電特性、焼結助剤MgO、試験周波数との関係を調査した。 。研究の結果、準備に使用された焼結条件はムライトセラミック材料の焼結密度と誘電率に大きな影響を及ぼし、ホットプレス温度はムライトセラミックの焼結密度と複素誘電率に最も大きな影響を与えることがわかりました。研究されたパラメータの中の材料。添加剤 MgO の添加により、ムライト セラミック材料の複素誘電率の実数部と虚数部も増加しますが、複素誘電率に大きな分散効果はありません。
ヘ・ウェンら。原料としてTEOSとAl(NO3)3-9H2Oを使用し、ゾルゲル(Sol-Gel)法、アルコールゲルへの溶媒置換、およびCO2超臨界流体を使用することによる乾燥ゲル超微粉末の調製を研究した。アルコールゲル上で低温抽出と乾燥技術を実行し、その後1150度の高温で2時間加熱処理した後、高純度のムライト超微粉末を比較的簡単に製造できます。ムライト粉末は、1150度で2時間加熱することにより、簡単に高純度で調製できます。調製されたムライト粉末の粒径は5~15nmで、比表面積は376m2/gと高く、粒子は均一に分布しており、短い針状または短い柱状を呈しています。
Zhang Xintaoは硝酸アルミニウムとオルトケイ酸エチルを原料として使用し、ゾルゲル（ゾルゲル法）法でムライト粉末機能性材料を調製し、1300度で2時間の高温熱処理を通じて調製された粉末ムライト材料は優れた性能を示しました。 、低誘電特性など、その比誘電損失と誘電率はムライト含有量の増加とともに増加し、誘電損失は焼結の増加とともに増加します温度が上昇すると、誘電損失は焼結温度の上昇とともに減少する傾向を示します。標高は減少傾向を示しています。
水熱結晶化法
水熱結晶化は通常、オートクレーブやその他の特別な装置などの密閉された特別な反応容器内で行われ、水熱反応の媒体として水溶液が使用され、高圧を発生させることによって反応器発生器が加熱されます。高温の反応環境では、通常の状態では溶解しにくい物質や不溶性の物質が溶解し、再結晶と呼ばれる高度に分散したナノ結晶核が形成されます。水熱結晶化法。天然ミネラルを使用して、yingye Wang et al.は、水熱結晶化によってムライトを主結晶相とする複合ナノ結晶材料を合成した。研究者らは、複合ナノ結晶を500度から1005度の範囲の温度で加熱したところ、複合ナノ結晶が非常に優れた化学的熱安定性を有することを発見した。 TPR技術によってテストされた結果は、複合材料がキャリアに構造的な影響を及ぼし、結晶の表面構造に応じて異なる量の水素を消費することを示しました。
加水分解沈殿法
加水分解沈殿法とは、まず清澄な溶液に沈殿剤を加えて沈殿物を得、次にその沈殿物を高温で焼成して分解させ、最終的に粉末材料を得る方法を指します。加水分解沈殿法は共沈法と単相沈殿法に分けられます。共沈法は、溶液に沈殿剤を加えて沈殿物を形成する方法です。後者は、最初に沈殿剤を溶液に溶解し、次に完全に溶解した後の沈殿剤の分解によって溶液のpH値を変化させ、最後に沈殿物を形成します。研究者のZhang Zhijie氏は、原料としてAl13と活性ケイ酸を使用し、まず加水分解沈殿法によりムライト前駆体を合成し、900度未満の温度で約1時間熱処理してムライト結晶相を形成した。加水分解沈殿法は、より低温でムライトを合成するため、調製の困難さが軽減され、低温合成の利点があります。
ムライトの応用
ムライトの耐火物分野への応用
近年、ムライト耐火物の開発は非常に急速であり、産業技術の継続的な進歩と改善により、ムライト新材料は石油、化学およびその他の高温産業の需要の急速な成長に応えるだけでなく、需要の増加にも対応しています。高温産業技術は新たな要件を進化させ続けています。現在、産業で使用される耐火物は、酸化ケイ素、酸化カルシウム、アルミナなどの酸化物から製造できます。ムライトは高性能耐火物であり、次のような特徴があります。
(1) 融点が高い。そして
(2) 均一な膨張。そして
(3) 熱衝撃安定性に優れています。
(4) 高荷重軟化点。
(5) 高温時のクリープ値が低い。
(6) 高硬度。そして
(7) 耐薬品性に優れるなどの利点があります。
ムライトから製造された新しい耐火物は現在、マッフル炉、か焼炉、ボイラー、ロータリーキルン、その他の高温機器で広く使用されています。ムライトから製造された高温機器は、高温に耐えるだけでなく、長寿命と耐食性も備えています。ムライトと他の高品質素材を相互に補完し、より優れた耐火物性能を複合合成します。コーディエライト - ムライト複合合成セラミック窯材料の使用、小さな熱膨張係数、優れた耐熱衝撃性、高耐火性、高温安定性を備えた材料の調製など。したがって、現在、国内外の高級陶磁器窯ではコージェライトムライト複合材料が一般的に使用されています。つまり、ムライト耐火物は人々にとってますます重要であり、ムライト耐火物の優れた性能がさらに高まると信じています。
電気用途のムライト
現代のコンピュータ システムは超高性能集積回路で構成されており、低誘電率セラミック基板の広範な研究が行われています。低誘電率セラミック基板には、次の 3 つの特徴があります。
(1) 特定の金属に焼結可能。そして
(2) 高い線密度を想定できます。そして
(3) 膨張係数が低く、シリコンの熱膨張係数と一致します。
電気特性の分野におけるムライトの応用は、誘電率が非常に低く、高い線密度を想定できる優れた基板材料としての使用に反映されています。したがって、ムライトセラミックスおよびムライトベースのガラスセラミック複合材料は、高性能集積回路用の優れた機能性材料として使用されています。
Jin Zhengguo らは、電気分野でのムライト セラミックの応用に関する研究を実施しました。ムライトの含有量が異なると、誘電特性と誘電損失も複合材料に変化をもたらします。{{{{3} }}}%~90%、誘電率は6.0~7.0で変化します。新しいタイプのムライト セラミック基板材料は、誘電率が低く、熱膨張係数が低く、強度が高いため、高速集積回路やマイクロエレクトロニクスのアセンブリに適しています。新しいムライト セラミック基板材料は、低誘電率、低熱膨張係数、優れた強度を備えており、高速集積回路での用途に適しています。
Wang Jing 氏はカーボン ナノチューブ ムライト複合材料を調製しました。ムライトセラミック材料の優れた性能に基づいて、カーボンナノチューブを添加して靭性を向上させることにより、ムライト材料の導電特性の後に、ムライト材料の特殊な電気特性を変更した後のカーボンナノチューブの使用の研究。機械的、熱的、その他の特性。研究の結果、材料のさまざまな特性が大幅に改善されたことがわかりました。中でも、導電率は10桁以上向上しています。電気定数は 10-30 倍改善され、損失は 3 桁改善されます。破壊靱性は最大 80% 向上します。この材料は機械的および電気的な複合相材料の利点を兼ね備えており、電子材料分野での大きな応用が期待されています。したがって、新しいムライトセラミック材料の研究は非常に重要です。
ムライトの他の用途
ムライトは優れた化学材料として、上記の応用研究以外にも多くの応用分野があります。たとえば、ムライトは透過性セラミック部品として使用できます。この材料は、高い機械的強度、より均一な細孔分布、および良好な通気性を備えています。また、ムライト複合材料は化学的安定性や耐熱性に優れ、各種触媒を担持できる触媒担体として使用できます。調製された触媒は、石油分解、自動車の排気処理、廃水処理などに使用できます。ムライトセラミック合金は、基材として合金を使用し、分散媒として他の種類のセラミックを使用するブレーキパッドライニングにも使用できます。この材料はポリマー製のブレーキ材料よりも優れた耐熱性と耐摩耗性を備えているため、現在では航空機や高速鉄道システム、自動車のブレーキパッドなどに広く使用されています。
近年、研究者のたゆまぬ努力により、ムライト材料の開発は急速に進み、その応用範囲はさらに広がり、総合性能に優れた新たなムライト材料が多数登場しています。現在、高温構造材料、セラミック材料、断熱絶縁材料の研究が比較的多く行われています。電気的特性と光学的特性の研究は比較的少なく、問題はさらに多くありますが、電気、光学、その他の分野で将来的により広範囲の応用を得るには、研究努力を増やす必要があります。第二に、ムライト合成法では、材料合成のメカニズムをより詳細に分析し、先進的な方法の工業化に適した方法を開発する必要があります。ムライト材料の熱力学と動力学を高める必要性の理論的側面。これらは、新素材のより包括的な性能の開発に役立ちます。上記の研究方向は、今後の研究の焦点です。