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固体颗粒的结构演化与机械力化学效应

徐波 王树林 李来强 李生娟

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固体颗粒的结构演化与机械力化学效应

徐波, 王树林, 李来强, 李生娟

Structure evolvement of solid particles and mechano-chemical effect

Xu Bo, Wang Shu-Lin, Li Lai-Qiang, Li Sheng-Juan
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  • 干法、室温振动研磨制备铝超微颗粒, 分别将研磨2 h, 4 h和8 h的铝粉, 在常温下超声水解得到白色Al(OH)3胶体, 水解产品经干燥、研磨、焙烧后制备出多孔、片状-Al2O3纳米颗粒, 粒度分布在3050 nm之间. 借助于X射线衍射(XRD)分析方法和透射电子显微镜(TEM), 研究固体颗粒在细化过程中的能量转换, 分析颗粒的微结构演化与机械力化学反应的关系, 确定理想的研磨时间. 研究结果表明: 固体颗粒在机械力的作用下产生大量的应变和位错缺陷, 使材料处于亚稳、高能活性状态, 易于诱发机械力化学反应, 在一定条件下晶体的表面能、应变能和层错能相互转化; 研磨2 h的铝颗粒内部, 晶格畸变和位错概率最大, 材料显示出极高的化学反应活性, 在超声波激发下, 储存在材料内部的能量被充分释放, 在较短的时间内, 水解生成Al(OH)3纳米颗粒.
    Al ultra-fine grains are prepared by dry roller vibration milling at room temperature. After the ultrasonic hydrolyzing, the Al powders are milled for 2 h, 4 h and 8 h, separately, becoming the colloidal Al(OH)3. After the hydrolyzing production are dried, grinded, calcined, the flaky -Al2O3 nano-particles are obtained, and the particles sizes are in the range from 30 to 50 nm. By X ray diffraction (XRD) analysis method and transmission electron microscope (TEM), we analyze the energy conversion of solid particles in the vibration milling, and study the relation between the structure evolvement of solid particles and mechano-chemical reaction, in order to ascertain ideal milling time. The research results indicate that the solid particles under the action of mechanical force generate a mass of deformation and dislocation flaws and the material is in metastable high-energy state, which is favorable for inducing mechano-chemical reaction. In certain conditions, the surface energy of crystalloid, strain and dislocation energy could be mutually converted. The odds of lattice distortion and dislocation are maximal for the 2 h-milled Al powders, so the material shows a higher chemical reaction activation. On the ultrasonic agitation, the energy is fully released from the material interior, then Al(OH)3 nano-particles are prepared in a short time.
    • 基金项目: 上海市科委纳米专项(批准号: 1052nm02900)和 上海理工大学博士启动费(批准号: 1D-11-301-002)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Shanghai Committee of Science and Technology, China (Grant No. 1052nm02900), and the University of Shanghai for Science and Technology.China (Grant No. 1D-11-301-002).
    [1]

    Heinicke G 1984 Tribochemistry (Berlin: Akademie-Verlag) p11---17

    [2]

    Chen D, Chen Z H 2008 Mechanical Force Chemistry (Beijing: Chemical Industry Press) p1---36 (in Chinese) [陈鼎, 陈振华 2008 机械力化学 (北京:化学工业出版社) 第1---36页]

    [3]

    Thompson J R 1987 Europhysics Letters 55 117

    [4]

    Schlump W 1989 New Materials by Mechanical Alloy Technology (Oberursel: DGM Informations Gesellschaft) p307

    [5]

    Kishimura H, Matsumoto H 2011 Journal of Alloys and Compound 509 4386

    [6]

    Xue J M, Zhou Z H, Wang J 2002 Materials Chemistry and Physics 75 81

    [7]

    Lubomirsky I 2006 Solid State Ionics 177 1639

    [8]

    Dong H N, Wu X X, Wu S Y, Zheng W C 2002 Acta Phys. Sin. 51 616 (in Chinese) [董会宁, 吴晓轩, 邬劭轶, 郑文琛 2002 物理学报 51 616]

    [9]

    Wang S L 2002 Progress in Natural Science 2 336

    [10]

    Pu Z H, Yang C Z, Qin P, Lou Y W 2008 Powder Diffraction 23 213

    [11]

    Qin P, Lou Y W, Yang C Z, Xia B J 2006 Acta Phys. Sin. 55 1325 (in Chinese) [钦佩, 娄豫皖, 杨传铮, 夏保佳 2006 物理学报 55 1325]

    [12]

    Kostic E, Kiss S, Boskovic S, Zec S 1997 Powder Technology 91 49

    [13]

    Yuan T C, Cao Q Y, Li J 2010 Hydrometallurgy 104 136

    [14]

    Kumar S, Kumar R 2011 Ceramics International 37 533

    [15]

    Tkácová K, Heegn H, Stevulová N 1993 International Journal of Mineral Processing 40 17

    [16]

    Liu L W, Tan L, Huang G 2011 Chin. Phys. B 20 1

  • [1]

    Heinicke G 1984 Tribochemistry (Berlin: Akademie-Verlag) p11---17

    [2]

    Chen D, Chen Z H 2008 Mechanical Force Chemistry (Beijing: Chemical Industry Press) p1---36 (in Chinese) [陈鼎, 陈振华 2008 机械力化学 (北京:化学工业出版社) 第1---36页]

    [3]

    Thompson J R 1987 Europhysics Letters 55 117

    [4]

    Schlump W 1989 New Materials by Mechanical Alloy Technology (Oberursel: DGM Informations Gesellschaft) p307

    [5]

    Kishimura H, Matsumoto H 2011 Journal of Alloys and Compound 509 4386

    [6]

    Xue J M, Zhou Z H, Wang J 2002 Materials Chemistry and Physics 75 81

    [7]

    Lubomirsky I 2006 Solid State Ionics 177 1639

    [8]

    Dong H N, Wu X X, Wu S Y, Zheng W C 2002 Acta Phys. Sin. 51 616 (in Chinese) [董会宁, 吴晓轩, 邬劭轶, 郑文琛 2002 物理学报 51 616]

    [9]

    Wang S L 2002 Progress in Natural Science 2 336

    [10]

    Pu Z H, Yang C Z, Qin P, Lou Y W 2008 Powder Diffraction 23 213

    [11]

    Qin P, Lou Y W, Yang C Z, Xia B J 2006 Acta Phys. Sin. 55 1325 (in Chinese) [钦佩, 娄豫皖, 杨传铮, 夏保佳 2006 物理学报 55 1325]

    [12]

    Kostic E, Kiss S, Boskovic S, Zec S 1997 Powder Technology 91 49

    [13]

    Yuan T C, Cao Q Y, Li J 2010 Hydrometallurgy 104 136

    [14]

    Kumar S, Kumar R 2011 Ceramics International 37 533

    [15]

    Tkácová K, Heegn H, Stevulová N 1993 International Journal of Mineral Processing 40 17

    [16]

    Liu L W, Tan L, Huang G 2011 Chin. Phys. B 20 1

  • [1] 李多多, 张嵩. 五氟吡啶激发态非绝热弛豫过程中的分子结构. 物理学报, 2024, 73(4): 043101. doi: 10.7498/aps.73.20231570
    [2] 孙海明. Bi2Te3(111)和Al2O3(0001)衬底对Bi(111)双原子层的电子结构及拓扑性质的影响. 物理学报, 2022, 71(13): 137101. doi: 10.7498/aps.71.20220060
    [3] 游逸玮, 崔建文, 张小锋, 郑锋, 吴顺情, 朱梓忠. 锂磷氧氮(LiPON)固态电解质与Li负极界面特性. 物理学报, 2021, 70(13): 136801. doi: 10.7498/aps.70.20202214
    [4] 龙泽, 夏晓川, 石建军, 刘俊, 耿昕蕾, 张赫之, 梁红伟. 基于机械剥离β-Ga2O3的Ni/Au垂直结构肖特基器件的温度特性. 物理学报, 2020, 69(13): 138501. doi: 10.7498/aps.69.20200424
    [5] 袁伟, 彭海波, 杜鑫, 律鹏, 沈扬皓, 赵彦, 陈亮, 王铁山. 分子动力学模拟钠硼硅酸盐玻璃电子辐照诱导的结构演化效应. 物理学报, 2017, 66(10): 106102. doi: 10.7498/aps.66.106102
    [6] 黄鳌, 卢志鹏, 周梦, 周晓云, 陶应奇, 孙鹏, 张俊涛, 张廷波. Al和O间隙原子对-Al2O3热力学性质影响的第一性原理计算. 物理学报, 2017, 66(1): 016103. doi: 10.7498/aps.66.016103
    [7] 闫大为, 李丽莎, 焦晋平, 黄红娟, 任舰, 顾晓峰. 原子层沉积Al2O3/n-GaN MOS结构的电容特性. 物理学报, 2013, 62(19): 197203. doi: 10.7498/aps.62.197203
    [8] 张歆, 章晓中, 谭新玉, 于奕, 万蔡华. Al2O3增强的Co2-C98/Al2O3/Si异质结的光伏效应. 物理学报, 2012, 61(14): 147303. doi: 10.7498/aps.61.147303
    [9] 杨雷, 谌晓洪, 王玲, 胡连瑞. Al2O3X2 (X= H, D, T)的电子振动近似方法. 物理学报, 2012, 61(23): 232501. doi: 10.7498/aps.61.232501
    [10] 刘敏, 余华, 张盼, 张铭, 刘艳, 赵丽娟. Al2O3对氟氧化物玻璃微结构和析晶的影响. 物理学报, 2012, 61(11): 118102. doi: 10.7498/aps.61.118102
    [11] 吴洋, 段海明. 采用Lennard-Jones原子间势研究(C60)N分子团簇的结构演化行为. 物理学报, 2011, 60(7): 076102. doi: 10.7498/aps.60.076102
    [12] 黄茜, 张晓丹, 纪伟伟, 王京, 倪牮, 李林娜, 孙建, 耿卫东, 耿新华, 熊绍珍, 赵颖. Al2O3薄膜/纳米Ag颗粒复合结构的光吸收谱及增强Raman散射光谱研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2753-2759. doi: 10.7498/aps.59.2753
    [13] 王军转, 石卓琼, 娄昊楠, 章新栾, 左则文, 濮林, 马恩, 张荣, 郑有炓, 陆昉, 施毅. 掺铒Si/Al2O3多层结构中结晶形态对1.54 μm发光的影响. 物理学报, 2009, 58(6): 4243-4248. doi: 10.7498/aps.58.4243
    [14] 李盛涛, 成鹏飞, 李建英. Al2O3单晶三明治结构的高温热激发电流. 物理学报, 2008, 57(12): 7783-7788. doi: 10.7498/aps.57.7783
    [15] 谌晓洪, 高 涛, 朱正和, 罗顺中. Al2O3Hx(x=1—3)分子团簇的结构与光谱研究. 物理学报, 2007, 56(1): 178-185. doi: 10.7498/aps.56.178
    [16] 魏 群, 杨子元, 王参军, 许启明. Al2O3:V3+晶体局域结构及其自旋哈密顿参量研究. 物理学报, 2007, 56(4): 2393-2398. doi: 10.7498/aps.56.2393
    [17] 朱振华, 雷明凯. Er3+掺杂SiO2复合的Al2O3粉末结构及光致发光特性. 物理学报, 2006, 55(9): 4956-4961. doi: 10.7498/aps.55.4956
    [18] 杨 春, 李言荣, 薛卫东, 陶佰万, 刘兴钊, 张 鹰, 黄 玮. α-Al2O3(0001)基片表面结构与能量研究. 物理学报, 2003, 52(9): 2268-2273. doi: 10.7498/aps.52.2268
    [19] 郝万军, 李 畅, 魏英进, 陈 岗, 许 武. Li(AlxCo1-x)O2晶体中Co3+电子态的变化及对结构演化的影响. 物理学报, 2003, 52(4): 1023-1027. doi: 10.7498/aps.52.1023
    [20] 赵晓鹏, 高秀敏, 郜丹军, 钟鸿飞. 颗粒质量导致的电流变液结构演化特征. 物理学报, 2002, 51(5): 1075-1080. doi: 10.7498/aps.51.1075
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-07-06
  • 修回日期:  2012-05-10
  • 刊出日期:  2012-05-05

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