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纳米级氧化锌的应用

日期:2019-01-23 23:45
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摘要: 纳米级氧化锌是一种多功能性的新型无机材料,其颗粒大小约在1~100纳米。由于晶粒的细微化,其表面电子结构和晶体结构发生变化,产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能,使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值,具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。纳米氧化锌在纺织、涂料等领域可用于紫外光遮蔽材料、**剂、荧光材料、光催化材料等。由于纳米氧化锌一...

        纳米级氧化锌是一种多功能性的新型无机材料,其颗粒大小约在1~100纳米。由于晶粒的细微化,其表面电子结构和晶体结构发生变化,产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能,使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值,具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。纳米氧化锌在纺织、涂料等领域可用于紫外光遮蔽材料、**剂、荧光材料、光催化材料等。由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景,因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。氧化锌也是一种半导体催化剂的电子结构,在光照射下,当一个具有一定能量的光子或者具有超过这个半导体带隙能量Eg的光子射入半导体时,一个电子从价带VB激发到导带CB,而留下了一个空穴。激发态的导带电子和价带空穴能够重新结合消除输入的能量和热,电子在材料的表面态被捕捉,价态电子跃迁到导带,价带的空穴把周围环境中的羟基电子抢夺过来使羟基变成自由基,作为强氧化剂而完成对有机物(或含氯)的降解,将病菌和病毒杀死。

        纳米级氧化锌的突出特点在于产品粒子为纳米级,同时具有纳米材料和传统氧化锌的双重特性。与传统氧化锌产品相比,其比表面积大、化学活性高,产品细度、化学纯度和粒子形状可以根据需要进行调整,并且具有光化学效应和较好的遮蔽紫外线性能,其紫外线遮蔽率高达98%;同时,它还具有**抑菌、祛味防酶等一系列独特性能。


纳米级氧化锌在各行业的应用

     橡胶工业

比表面积大,活性更强,可以作为硫化活性剂等功能性添加剂,提高橡胶制品的光洁性、耐磨性机械强度和抗老化性能性能指标,减少普通氧化锌的使用量,延长使用寿命;

陶瓷工业

作为 乳瓷 釉料和助熔剂,可降低烧结温度、提高光泽度和柔韧性,有着优异的性能;

电力电子

纳米氧化锌压敏电阻的非线性特性使其能起到过压保护,抗雷击, 瞬间脉冲的作用,成为应用*广泛的压敏变阻器材料。研究证明,避雷器专用纳米氧化锌压敏电阻的非线性系数α=45,临界电场值大于1000V,漏电流小于1μA。

国防工业

纳米氧化锌具有很强的吸收红外线的能力,吸收率和热容的比值大,可应用于红外线检测器和红外线传感器;纳米氧化锌还具有质量轻、颜色浅、吸波能力强等特点,能有效的吸收雷达波,并进行衰减,应用于新型的吸波隐身材料;
自1991年发现碳纳米管以来,低维纳米材料(如线状、带状、棒状和管状等)由于其本身的独特性质和在纳米器件中的潜在应用而倍受人们的关注。氧化锌(ZnO)是一种重要的光电半导体材料在室温下具有较宽的禁带宽度(3137eV)和较大的激子束缚能(60meV),被广泛的应用于光电二极管, 传感器,压敏电阻和光电探测器,特别是ZnO纳米结构的室温紫外光发射现象的发现,使ZnO再次成为短波半导体激光器件材料研究的点。

纺织工业

具有良好的紫外线屏蔽性和优越的**、抑菌性能,添加入织物中,能赋予织物以防晒、**、除臭等功能;

饲料工业

纳米氧化锌作为一种纳米材料,具有高效的生物学活性、吸收率高、抗氧化能力强、安全稳定等特性,是目前*理想的锌源。在饲料中用纳米氧化锌替代高锌,既可以解决动物体对锌的需求量,也减少了对环境的污染。使用纳米氧化锌可以起到**抑菌的作用 ,同时改善动物生产性能;

涂料及其他领域

金属氧化物粉末如氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝及氧化镁等,将这些粉末制成纳米级时,由于微粒之尺寸与光波相当或更小时,由于尺寸效应导致使导带及价带的间隔增加,故光吸收显著增强。各种粉末对光线的遮蔽及反射效率有不同的差异。以氧化锌及二氧化钛比较时,波长小于350纳米(UVB)时,两者遮蔽效率相近,但是在350~400nm(UVA)时,氧化锌的遮蔽效率明显高于二氧化钛。同时氧化锌(n=1.9)的折射率小于二氧化钛(n=2.6),对光的漫反射率较低,使得纤维透明度较高且利于纺织品染整。
纳米氧化锌还可用来制造远红外线反射纤维的材料,俗称远红外陶瓷粉。而这种远红外线反射功能纤维是通过吸收人体发射出的热量,并且再向人体辐射一定波长范围的远红外线,除了可使人体皮下组织中血液流量增加,促进血液循环外,还可遮蔽红外线,减少热量损失,故此纤维较一般纤维蓄热保温。

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