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超微細粉體填料發展要求與展望

劉濤（上海匯精亞納米新材料有限公司）

高新技術的發展對材料的要求越來越高，而材料又是技術進步的關鍵和后盾。隨著科技的發展，我們經常需要既能適應高溫、高壓、高硬度條件的材料，又具有能發光、導電、電磁、吸附等特殊性能的材料。因此，對材料特殊性能及品質要求的提高，為適應發展需要，人們不斷地開發超微細粉體這一新興填料體系。

超微細粉體填料具有超常的效果。當將超微細無機粉體材料或顏料加到油墨或油漆中時，會使色彩艷麗而發光。加到涂料中可使粘合度大大加強。納米級白炭黑能賦予橡膠極高的抗張強度、抗撕裂性和耐磨性。超微細γ-Fe2O3磁粉用在錄音帶或錄像帶中，信息儲存量比普通磁粉高10倍。在海灣戰爭中，美國的隱身戰斗攻擊機F-117A號,由于在其表面涂敷了鎢鈷-鐵氧體制成的吸附層，使其在執行1200多次空襲中無一損傷。另外，超微細粉體材料隨著粒徑的減小，比表面積增大，這種表面效應導致材料機械性能、熱傳導性能比一般材料優異。超微細粉體材料可使光學性質和電學性質改變，如TiO3、ZnO、PbO等金屬氧化物納米微粒加入到化妝品或某些材料中，具有防止紫外線的效果。銅是良導體，但納米級銅不導電，而絕緣的二氧化硅在20nm時則開始具有導電性。

無機超微細粉體材料有著廣泛的用途。可在造紙、油漆、塑料、輕工、冶金等工業中作填料和功能材料；在涂料、顏料中作阻燃劑；在電子、航空工業尖端領域中還可作電容器材料、敏感元件材料、超硬材料、超導材料及光、電、磁、波的吸收材料（防紅外、防雷達隱蔽材料）等。由于無機超微細粉體材料用途廣泛及其特殊的性能，其價值大幅度提升。一般而言。超微細粉體材料的價格比普通粉體材料高3-5倍，有的甚至達到幾十倍。因此，有針對性的開發超微細粉體材料已是大勢所趨。

總體上看，無機超微細粉體材料今后的發展具有以下四大趨勢：

1.微細化   在十多年前超微細粉體材料的研究對象是1μm以上的粉體，而近年來超微細粉體材料的研究已進展到納米級。隨著顆粒度的變小，使其本身的性能增強，并可使光、電、磁特性兼于一身。

2.高純化   高純化是為實現物質本身的特性，防止外來雜質的干擾，如精細陶瓷的光、電、磁材料及超導材料等均需高純度。高純度產品可產生巨大增值，99.998%的ZrO2價格為普通耐火材料用ZrO2的300多倍,是電子材料用ZrO2的50多倍。

3.功能化和復合化   功能化和復合化是人們對材料性能追求的結果，也是高新技術發展的需求。如新型毛細管狀苯乙烯-二乙烯基本離子交換樹脂中γ-Fe2O3構成的磁粉材料，不僅是一種超順磁材料，在室溫下具有極強的磁性，而且有良好的光透明性。由于具有這種特殊功能，使其在彩色成像和印刷中顯示出非常好的效果。功能是材料的核心，科技的發展需要各種功能的材料；而復合的目的是人為地賦予材料新功能改進老功能。比如在氧化鋯中添加少量的穩定劑，強度和韌性會大大提高，可使過去只能做耐火材料的ZrO2陶瓷，一躍成為結構陶瓷中的佼佼者，抗斷裂強度大大提高。再如，含有氧化銻的亞微米級氧化錫，不但導電而且透明。

4.精細化   材料的精細化是指粉體性能的精細化，如對其顆粒度、粒度分布、顆粒形狀、比表面、孔容、孔徑、晶相、導電、磁性、光吸收、光導等一系列性能，不同粉體有不同的要求。如對不同類型的紙張要求不同晶相的碳酸鈣；封裝SiO2不同的形狀，會產生不同的效果。

目前，我國無機超微細粉體材料的研究開發剛剛起步，無論天然非金屬礦物加工，還是人工合成超微細粉體的研究開發都起步較晚。近年來在磁性記錄介質、電子陶瓷、高檔油漆、油墨、涂料等行業，引進了十多套以超微細粉末為原料的涂裝成型加工生產線，其中許多具有國際先進水平。但至今與之匹配的超細粉體產業仍無法滿足他們的需求。超微細粉體材料仍主要靠進口。 

另外，我國目前從事超微細粉體材料的研究開發單位很多，研究開發的品種也不少，但由于技術難度大，應用領域和產品市場的開發較緩慢等多種原因，只有少部分產品已經工業化，大部分產品處于研究開發、推廣階段。因此必須加快發展超微細粉體材料，來滿足日益發展的社會需求。