納米氧化硅粉是一種無定形態(tài)納米粉末,這種無定形態(tài)的納米粉實(shí)際是由SiO4四面體不規(guī)則堆積而成的聚集體发皿,通常包括SiO4四面體崔慧、由SiO4四面體形成的球形原生粒子(5~50 nm)、由原生粒子通過化學(xué)鍵或毛細(xì)表面作用力形成的硬團(tuán)聚體(100~500nm)以及進(jìn)一步團(tuán)聚而成的軟團(tuán)聚體(>1 μm)4 個層級結(jié)構(gòu)穴墅。由于存在尺寸差別較大的軟惶室、硬團(tuán)聚體以及原生粒子,導(dǎo)致了納米氧化硅粉中三級孔洞結(jié)構(gòu)的存在:(1)第一級孔洞:硬團(tuán)聚體內(nèi)部孔洞玄货,即組成硬團(tuán)聚體的原生粒子之間的孔洞皇钞,尺寸范圍<50nm;(2)第二級孔洞:硬團(tuán)聚體之間孔洞誉结,或軟團(tuán)聚體內(nèi)部孔洞鹅士,尺寸范圍為50~500 nm;(3)第三級孔洞:軟團(tuán)聚體之間的孔洞惩坑,尺寸范圍>500 nm掉盅。從圖1 自然堆積的納米氧化硅粉孔徑分布可以看出也拜,孔洞尺寸涵蓋了三級孔洞所有的范圍。
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圖1 自然堆積的納米氧化硅粉體孔徑分布
由于納米粉的硬團(tuán)聚體是由固體橋力趾痘、化學(xué)鍵作用力以及氫鍵作用力等原因產(chǎn)生的慢哈,其結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,不易被破壞永票;而軟團(tuán)聚體則是粉體表面的原子卵贱、分子之間的范德華力和靜電效應(yīng)所導(dǎo)致,在機(jī)械加工的過程中容易被破壞侣集。因此键俱,壓力所造成的影響應(yīng)首先是破壞了軟團(tuán)聚體之間的第三級孔洞;隨著壓力的進(jìn)一步增大世分,當(dāng)壓力大于分子間庫侖力或者范德華力時编振,第二級孔洞將逐漸被破壞;而當(dāng)壓力所產(chǎn)生的能量大于氫鍵或者化學(xué)鍵能量時臭埋,第一級孔洞才有可能被破壞踪央。
有研究結(jié)果表明:隨著成型壓力的增大,納米氧化硅隔熱材料內(nèi)的第2級和第3級孔洞結(jié)構(gòu)可相繼被破壞瓢阴,而硬團(tuán)聚體形成的第1級孔洞結(jié)構(gòu)則不會發(fā)生破壞畅蹂,這間接導(dǎo)致了材料隔熱性能的變化;當(dāng)成型壓力為4MPa 時荣恐,在不同溫度下液斜,納米氧化硅隔熱材料均可獲得最低的導(dǎo)熱系數(shù)。(鄭州大學(xué)高溫材料研究所 王世界)