使用烟花可能不是第一个想法来制造新材料。亚博网站下载但是我们的伦敦大学学院的研究小组目前正在利用“控制烟花”的力量产生广泛的陶瓷。凯瑟琳远非罗马蜡烛或车轮,然而,这些所谓的烟花实际上是极端的化学反应中,温度高达2000°C生成在几分之一秒,允许几乎在瞬间单相产品。这些过程被称为自蔓延高温合成(合成反应。 这种方式使材料提供了许多优点,反应速率亚博网站下载和温度很容易管理,产品微观结构可以准确地控制和显著减少需要后期制作的治疗方法。在一个独特的新转折过程中,我们发现,在燃烧反应可以应用外部磁场,在许多情况下,戏剧性地改变最终产品的微观结构。这个发现可能导致陶瓷合成令人兴奋的新机会,包括小型的生产设备与控制的磁结构。 铁酸盐一个类陶瓷由新技术是铁氧体。铁酸盐被广泛用作硬性和软性磁铁。他们包括斜铁氧体BaFe12019,用于永久磁铁和信用卡和借记卡上的磁条,立方铁素体的生活5O8用于微波和内存核心应用程序,和正常的铁氧体MgZnFe408,这是发现在电视机的聚焦系统和高频手机。 传统的合成方法和合成传统的合成方法这些材料涉及多个研磨,合适的前体化合物的加热和冷却。亚博网站下载反应需要扩展时期主要是因为固体的相互扩散缓慢,甚至在高温下。相比之下,烟花的路线是快速和不需要一个外部热源来驱动反应。这些自蔓延反应提供能量克服从起始原料中相互扩散的障碍,作为一个放热化学反应的关键。亚博网站下载 合成反应一些合成反应已经知道并使用了许多年。铝热剂反应,用于焊接铁路,和Goldsmidt反应,还用于生产世界上三分之一的铬,是一百多年前发现的。合成反应还发现了很多复杂的金属间化合物合成的化合物,金属氮化物、氧化物、硼化物和碳化物。 合成反应过程中发生了什么?合成反应可以看作是“控制烟花”,因为这一传播波远离点火的最初来源以均匀的速度。大部分的化学反应发生在短暂的熔融区由这传播波。这些反应通常特性快速加热和快速冷却,并经常产生亚稳不寻常的或独特的阶段或成分的产品。一个这样的例子反应如图1所示。
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图1所示。燃烧合成BaFe的生产12O9从铁、铁2O3和保2。固体火焰传播从左到右的石英管恒流的氧。 |
最简单的合成反应可以使用自由格式的粉末在空气中进行前兆在环境压力,尽管这些条件的一个缺点是,该产品可能是高度多孔。另外,反应可以在进行模具,挤压技术可用于操纵和巩固熔融反应区生产净形状复杂的产品。在某些情况下,这些产品不需要任何post-reaction致密化,也不需要任何额外的post-reaction加工等加工。在一些系统中post-reaction形状的文章必须是烧结完成材料的合成,但在许多情况下,合成反应本身就是足够的生产所需的最后一篇文章。 磁场对合成的影响我们最新研究合成技术已经产生了一个有趣的方式来进一步控制化学烟花。我们发现,将磁场应用于磁前体可以影响的温度和速度传播波。在铁氧体磁性的变化原因的材料,散装矫顽力、剩磁和饱和磁化强度不同的应用磁场强度的函数。亚博网站下载铁素体相的比例在应用领域的合成产品高于当没有磁场。针状铁素体优先形式的谷物方向的应用领域,进而导致磁各向异性的宏观结构。也许令人惊讶的是,大部分磁性差异的应用领域产品相比,“零场的材料仍然甚至在地面,烧结和re-ground。这显然是磁滞回线所示数据,如在图2软磁铁氧体,MgZnFe408。
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图2。第一象限为软磁铁氧体磁滞回路,MgZnFe4O8由燃烧合成反应和没有援助的1.1 t的磁场。 |
磁场是如何影响这个过程吗?
磁场作用于反应物的预燃混合物,定位部分或全部组成粒子沿电场线所以导致变形粉。yabo214生产铁氧体这尤其适用于铁粒子,它们的内部燃料合成反应。yabo214多亏了这个方向,所得的烟花更快、温度比同行在零磁场,和未反应的杂质在产品的水平显著降低。微观结构和磁畴结构的产品根据应用领域的方向变形。 这会导致什么后果呢?这导致前所未有的可能性对制造业产品控制空间的磁性差异,这可能是专门针对各种应用程序包括小型设备。这类设备的应用领域合成生产技术非常灵活,允许使用许多不同的条件。我们希望进行反应使用pre-textured和复合前驱粉应用在静态或时变均匀或非均匀磁场。这些反应可以运行在一个静态环境压力或固结条件下的空气或气体流动环境或者另一个选择氧气等气体。产品使用我们证明合成技术可能足够致密实际使用而不需要广泛post-reaction处理。研究人员已申请专利,目前在咨询行业,希望利用我们的过程。 的前景展望未来,有许多新奇的产品可以使用应用领域生产的合成反应,产品不能由传统的路线。一个例子是环形状的磁铁,用于在计算机磁盘驱动器主轴马达。这些环形磁体径向磁化周围有八个交替南北极周长,图4。目前由机械结合八分别磁化弧部分在一起。加工的必要性,结合这些部分意味着是有限度的如何让小环——这是一个主要的缺点越来越要求更紧凑的磁盘驱动器。相比之下,一块环形磁铁与内部磁结构模拟,在传统的环可以通过进行合成反应在一个适当的非均匀磁场,如图3所示。这种直接制造技术提供了优势的处理步骤需要的数量,以及潜在的小型化。
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图3。左边是一个传统的环形磁铁用于主轴电机在计算机磁盘驱动器中,由键8弧形磁铁。右边是一个示意图类似的文章在一块通过燃烧合成应用领域,与内部磁场方向模拟左边的项。 |
总结总之,“控制烟花”陶瓷的合成提供了一种快速、廉价和有效的途径制造一系列商业相关资料。亚博网站下载我们的最新研究表明,外部磁场可以用来控制燃烧波的本质,包括它的速度和温度,允许广泛的独特产品,包括构图或magnetically-textured材料。亚博网站下载最终,想象力和眼部的新颖应用过程都需要进一步开发这些烟花。 |