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纳米ATO等几种导电粉的应用

导电纳米ATO复合粉
  纳米级掺锑氧化锡ATO (Antimony Doped TinOxide)是一种n型半导体材料,它集中ATO材料和纳米材料的优点,是一种新型的多功能透明导电材料。 由于薄膜材料在小型化、集成化等方面的广泛应用,纳米级ATO透明导电薄膜材料与传统的透明导电材料(如云母等)相比具有明显优势。

  首先,ATO薄膜在可见光范围内,既具有高的光透射,又显示出准金属特性的良好导电性能,其良好的电性归因于Sb2O3 掺杂,使SnO2 半导化。 同时,ATO膜还具有良好的减反射性、抗辐射及红外吸收功能等。 其次, ATO 透明导电薄膜具有良好的化学稳定性、热稳定性、抗腐蚀性和耐候性,并且ATO膜和基材粘附性好、机械强度高。 传统的透明导电薄膜大多采用有机添加物,在实际应用中易老化,强度较差,容易丧失抗静电功能,且受使用环境的约束。 相反, ATO 膜不受气侯和使用环境的限制。 第三,纳米ATO材料有明显的表面效应、体积效应和量子效应,因此它具有许多体相材料和微米材料所不具备的独特物化性能。

  利用其纳米化所具有的高电导率、特异的蓝色调等特性,使ATO材料具有更加广泛的应用领域,如在显像管或显示屏上涂一层纳米级ATO透明导电薄膜材料,可有效防止电视机或显示器静电、眩光与辐射。以SnCl4·5H2O和SbCl3 为原料,采用共沉淀法制得纳米级的SnO2 超细粉。 运用差示扫描热法2失重分析(DSC2TG) 、X 射线衍射(XRD) 、透射电镜( TEM)和紫外可见光光谱分析(UV)等观测手段对微粉末进行了表征,比较系统地研究了热处理工艺(温度、时间)对粉末颗粒度和电阻的影响规律,探讨了掺锑SnO2 导电粉的显色特性。 介绍了ATO透明导电薄膜材料的特点及3防机理,并综合了3防ATO透明导电薄膜的研制现状和应用情况,系统地研究了共沉淀温度和pH值对粉末颗粒度和电阻的影响规律。采用非均相成核法,在Sn (OH) 4 晶种上均匀生长Sb掺杂Sn (OH) 4 制备纳米ATO粉末。XRD测试结果显示,制得的纳米ATO粉体为四方金红石型结构,平均粒径为15 nm,当Sb /Sn (mol比) = 0。 05, pH = 2, T = 60 ℃, SnCl4 =1。 2 - 1。 8 mol·L - 1时,粉体电阻小于0。 5Ω。

  用涂层方法对涤纶面料进行纳米级ATO抗静电剂的抗静电功能整理,可以改善织物表面的性能。 陈雪花等在实验中发现:采用二步刮涂法可使涤纶面料具有持久的抗静电性能(耐洗性达50次) 。 SEM分析结果表明:只有当ATO 粒子暴露在膜的表面时,才能发挥抗静电性能;当ATO粒子以部分湮没于膜内,部分显露在膜表面的形式存在于涂层中时,涂膜的抗静电性能才能持久。纳米无机粉体改性纤维材料正逐步成为纤维材料改性的一个重要发展方向。 目前,纳米粉体改性纤维主要集中在将纳米TiO2 , ZnO 共混加入PET, PP, PAN纺丝原液,或对纤维整理后赋予纤维抗菌、除臭、抗静电等功能方面。 采用直接共混的方法,纳米粒子极易团聚,纤维可纺性差,纺丝时喷丝孔易堵塞,纤维强度明显下降;采用纤维后整理法,纤维手感不好,不耐洗涤。 针对以上问题,采用高导电率的纳米粉体ATO( SnO2·Sb2O3 )为抗静电剂,从不同类型的分散剂中筛选出聚乙烯亚胺( PEI) ,将纳米ATO稳定均匀地分散于去离子水中,并首次将该悬浮液作为聚丙烯腈纤维纺丝过程的预热浴,以改善PAN纤维的抗静电性。 同时,还保持了纤维原有的力学性能和染色性能 。

导电纳米TCO复合粉体
  纳米结构的引入对于提高透明导电氧化物材料( Transparent Conductive Oxides, TCOs)的性能具有十分重要的意义,其中Sb掺杂SnO2 ,由于其具有优良的机械、化学、热稳定性而得到更多的关注。 ATO可用作智能窗、显示器件的透明电极、太阳能电池、锂电池的阴极材料、超细(微)过滤膜材料、显示器件的3防材料、抗静电材料,重度掺杂的ATO在电致变色、烯烃的选择性催化、核燃料废物的分离等方面应用广泛。 但是,降低ATO粉体的粒度,提高其比表面积及分散性能是很有必要的。

  中国科学院上海硅酸盐研究所以Sn 粉和Sb I3 为主要原料,在120~170 ℃水热条件下合成了具有导电能力的Sb掺杂SnO2 (ATO)透明导电纳米粉体 。 结果表明,所合成的纳米ATO粉体均为四方锡石结构,无其他杂相存在,晶粒大小为4~7 nm,粉体呈单分散状态,粉体比表面积为137~182 m2 g- 1 ,随水热温度的升高,晶粒长大,比表面积下降,粉体导电性能提高。 该方法对于其他透明导电氧化物纳米粉体的合成具有借鉴意义。

  目前广泛使用的抗静电剂多以季铵盐类、丙烯酸酯类、咪唑啉等有机物质为主要成分配制的整理剂。 这一类整理剂短期效果较好,但耐洗性较差,而且在干燥地区,有机抗静电剂的抗静电效果大大下降。 为解决以上问题,纳米技术被引入其中,目前已经制备出一些新型的纳米抗静电织物整理剂,大大降低了织物表面电阻。

导电纳米银粉  
  纳米银粒是在水递质中加入分散剂,结合机械力,通过化学反应生成固体银分散制成。 用性能良好的水性聚氨酯作为粘合剂,使银粒子覆固于织物纤维表面,产生较好的抗静电性能及粘合牢度。 由于纳米级银粒子很小,与金属镀层相比,可使织物整理加工后的手感和色旋光性能更为优异。

  导电纳米氧化铝复合粉Al2O3 是应用最广泛的结构陶瓷材料之一,近来对TiN颗粒增强Al2O3 复合材料的研究引起了人们极大的兴趣。 TiN是一种新型材料,具有硬度高(显微硬度为21 GPa) 、熔点高(2 950 ℃) 、化学稳定性好的特点,是一种很好的耐熔耐磨材料。

  氮化钛还具有良好的导电性(室温电阻为3。 34 ×10- 7 Ω·cm) ,可用作熔盐电解的电极和电触头等导电材料。

  中国科学院上海硅酸盐研究所以纳米TiN和α2Al2O3 粉体为原料,采用球磨混合法制备了纳米TiN2Al2O3 复合粉体,通过热压烧结得到致密烧结体,并对纳米TiN颗粒影响Al2O3 材料力学性能和导电性能进行了研究。 实验表明:在Al2O3基体中加入15 vol TiN纳米颗粒时,Al2O3 材料的弯曲强度和断裂韧性分别从370 MPa和3。 4 MPa·m1 /2提高到690 MPa 和5。 1 MPa ·m1 /2。 随着TiN添加量的增加,复合材料的电阻率逐渐降低,在25 vol时达到最低值(5 ×10- 3Ω·cm)。

导电纳米Cu I粉
  以导电粉体作为填料制备的导电或防静电材料,在仪器、仪表、塑料、橡胶等工业中是必不可少的材料。 宋森等在非水溶剂中以CuSO4 和KI为反应试剂制备了球形纳米导电Cu I粉体,采用正交试验设计方法,结合SEM分析,研究了反应温度、反应试剂浓度、滴加速度、搅拌速度、表面处理剂种类以及含量等因素对纳米Cu I结晶形态和粒径的影响,得出了合成球形纳米级Cu I的优化条件 。 另外,通过与市售产品对比,分析了产物的结晶性能和导电性能,表明导电纳米Cu I粉具有很好的分散性。

   
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