氧化锌晶须解读

引言陶瓷材料的抗拉性能一直是它的一个弱点，以至于在许多方面的应用都受到很大的影响。而本文中所要提及的ZnOw对于陶瓷的抗拉性能的改进有很大的帮助，可以说是一个很大的帮手，本文主要讲述ZnOw的优越性能，及其一些比较典型的应用Keywords:四针状三维结构 晶须氧化锌简介自1948年美国贝尔电话公司的科学家首次发现晶须以来，迄今为止材料学家们研究开发出了上百种晶须，有金属、氧化物、碳化物、氮化物、硼化物以及无机盐等类晶须。在这众多种类的晶须中，氧化锌晶须（ZnOw）以其独特的立体四针状结构而倍受注目。晶须是一种针状单晶体材料，其直径为零点几至几个微米，长度为几微米至数百微米。在单晶体中的原子排列非常整齐，几乎没有多晶材料中存在的各种缺陷。由于其晶体结构十分完整，使其具有惊人的力学强度，作为塑料、金属和陶瓷等类物质的改型添加剂，显示出极佳的物理化学性质和优异的机械性能。外观--白色松软状粉末显微结构·

四针状氧化锌晶须·

普通氧化锌晶须特性特性独特的立体四针状结构，每根针状体为单晶体微纤维；针尖纳米效应；半导体、压电、压敏特性；超高强度，单晶体纤维的强度达到或接近化学键的理论计算值；耐高温：在1400℃之前不发生变化；高介电常数，且虚部可调；其它性能，如抗菌、防藻、催化等性能列表含量>99.9%形状四针状各针状体长度（μm）5-200各针状体根直径（μm）5.52耐热性能（℃）1720升华表观比重0.01～0.5真实比重5.8电阻率（Ω.cm）<50介电常数实部（2～18GHz）4.5～47介电常数虚部（2～18GHz）61～200拉伸强度（MPa）1.2×104弹性模量（MPa）3.5×105热膨胀率（%/℃）4×10-6应用（1）增强复合材料四针状氧化锌晶须具有非常少的位错，接近一个理想晶体，加入到金属、树脂、陶瓷等基体材料中形成复合材料后，其立体的晶型结构分散在基体中起骨架作用，使抗拉强度明显增加，而且横向和纵向抗拉强度数值基本相同，各向同性地加强基体材料的机械性能，显著地改善基体强度和加工性能。（2）耐磨及防滑材料ZnOw具有良好的耐磨和提高材料防滑的性能。在自行车刹车材料中，加入ZnOw橡胶刹车片在雨天能起到明显的防滑效果。主要用途：耐磨防滑材料制品，如汽车轮胎、刹车片材料、耐磨齿轮、传送皮带、耐磨抗静电涂料等要求耐磨和防滑的领域。轮胎胎面胶复合材料和纯天然橡胶中加氧化锌晶须后材料的耐磨和防滑性能如表所示：（3）电波吸收材料ZnOw作为一种N型半导体微晶材料，具有优异的电波吸收性能，可用作：①利用ZnOw的吸波性，可用作电波吸收体。研究表明，在5-18GHz波段内，其吸波量最高可以达到16.68bB。这可用于涂敷隐蔽保护层，防止雷达波反射等，也可作暗

室的电波吸收体、BS天线变换器的电波吸收材料、电子

对抗以及国防吸波隐身材料等。②微波发热体。ZnOw能吸收微波炉（2.45GHz）等波段的微波，发热效率非常高。由于ZnOw具有良好的耐热性，故可反复使用。目前，已在微波加热元件等领域获得应用。（4）减振抗冲及隔音材料ZnOw对改善塑料、橡胶、涂料、陶瓷和金属材料的减振、降噪等性能具有明显作用。主要用途：①工业和结构减振、防震制品，如铁路轨枕垫、高速铁路轨下垫、机械减振抗蚀等。②工业和民用降噪制品，如高架路吸音降噪、铁路降噪、机械和民航降噪、工厂车间降噪等。表2-34是在相同情况下几种材料的吸音减噪效果。紫外与红外吸收特性表一Ultra-spectrum抗菌效果（1）锌离子活性抗菌机理锌离子与细菌的反应机理为：当菌体被杀灭后，Zn2+又游离出来，与其他菌落接触，进行新一轮杀灭，周而复始。所以，国外很早就在创可帖中加入了氧化锌作为抗菌材料和伤口收敛剂，并取得良好效果。（2）氧化锌晶须尖端纳米活性抗菌机理四针状氧化锌晶须显微结构如图所示，其尖端相当部分在纳米或更低级别，其纳米活性成份能够高效杀灭和清除细菌极其残骸，同时还能分解细菌分泌的毒素，而传统的银抗菌剂就无法消除残骸和毒素。具有半导体特性的氧化锌晶须尖端的纳米活性成份能在水分和空气存在的体系中，自行分解出自由移动的电子（e-），同时留下带正电的空穴（h+），逐步产生以下反应：产生的带正电的空隙（h+）具有很强的氧化作用，羟基自由基（.OH）和超氧化物阴离子自由基（.O2）非常活泼，有极强的化学活性，能与多种有机物反应（包括细菌内的有机物及其分泌的毒素），从而将细菌、细菌残骸和毒素杀灭、消除。氧化锌晶须抗静电原理采用平衡气量法制备

ZnOw，使铝离子嵌入单晶氧化锌晶格且替代其中部分Zn原子点阵，形成N型半导体，使之具有永久导电性ZnOw由于其具有独特的立体四针状结构，在体系中形成导通网络所需的临界添加量远小于球形或片状粉末，广阔前景由于氧化锌晶须具有突出的多功能特性，尤其在抗菌、抗静