【原创】草率了!没想到除了天生丽质,堇青石竟还有这么多重要应用!


来源:www.188betkr.com 山川

[导读]在工业领域,堇青石是一种具有多用途的非金属矿物原料,被广泛应用于冶金、电子、汽车、化工、环境保护等领域,可用作优质的耐火材料、电子封装材料、催化剂载体、泡沫陶瓷、印刷电路板和低温热辐射材料等。

www.188betkr.com 讯堇青石作为一种宝石材料,它外观非常漂亮,蓝色堇青石还有着“水蓝宝石”的美名,受到大家的喜爱。据说在1000多年以前,维京人在没有任何导航工具,天空又常常是阴云密布的情况下,穿越了极地冰冷的海洋,万里跋涉到达美洲,传说他们是借助了堇青石的力量。



(图片来源于网络)


其实,堇青石除了美丽的传说和外表外,它在工业上还有很多重要应用。


在工业领域,堇青石是一种具有多用途的非金属矿物原料,被广泛应用于冶金、电子、汽车、化工、环境保护等领域,可用作优质的耐火材料、电子封装材料、催化剂载体、泡沫陶瓷、印刷电路板和低温热辐射材料等。它既可单独作为材料使用,又可与其他材料进行复合,制备出复合材料。


下面我们就来了解一下堇青石有哪些重要应用。


在陶瓷领域的应用


1、氧化铝-堇青石复合陶瓷


氧化铝陶瓷具有高强度、高硬度及良好的抗氧化和化学稳定性,因此氧化铝陶瓷是一种用途非常广泛的工程陶瓷。但氧化铝陶瓷材料热膨胀系数较高,为8.5×10-6℃-1(20~1000℃),抗热震性能较差,难以承受剧烈的热冲击。经研究发现,将具有低热膨胀系数的堇青石引入到氧化铝陶瓷中,可以提高氧化铝陶瓷的抗热震性能。


2、莫来石-堇青石复合陶瓷


堇青石陶瓷最突出的优点是抗热震性能好,但其缺点是耐腐蚀性差,机械强度低,烧结温度窄。莫来石陶瓷具有很多优良的特性,如高熔点、抗蠕变性、低膨胀系数、高强度及抗腐蚀性等。因此,将莫来石与堇青石进行复合,制备出莫来石-堇青石复合陶瓷,可以发挥出二者各自的优点,提高材料的性能。


3、其他原材料与堇青石复合的陶瓷材料


除了氧化铝与莫来石,堇青石还能与其他原材料合成陶瓷复合材料。如与锂长石结合制备出透锂长石-堇青石复相低膨胀陶瓷材料;与红柱石结合制备出红柱石-堇青石复相陶瓷材料,用于太阳能热发电用储热;与碳化硅结合制备出堇青石-碳化硅复相陶瓷涂层材料,用于太阳能集热器的吸收涂层;与皂石结合既保留了皂石陶瓷低介电损耗,耐高温性和机械强度高的优点,又在一定程度上降低了其膨胀系数,提高了性能。



(图片来源:日本京瓷)


在耐火材料领域的应用


凭借较低的热膨胀系数,堇青石除了应用于陶瓷材料外,也应用于隧道窑的硼板和支架材料等耐火材料。同时堇青石具有低密度,低热传导性能和高温热稳定性,堇青石可应用于较高温度的火焰表面,如火焰喷嘴;也可应用于冷热交替快的热交换器上,如耐热瓷,耐热锅等。


在消失模铸造中,耐火涂层对铸件性能和尺寸的影响十分巨大。因此,要求耐火涂层具有一定的耐火度和透气性、易干燥、易与聚合物粘接,并且干燥后不易开裂,最终易去除。堇青石作为消失模耐火涂层,它具有高的耐火度,低热膨胀系数保证了铸件的尺寸精度,其良好的热震性保证了涂层不出现裂纹,它结构疏松有利于排气,对生产高质量铸件有巨大意义。


在多孔材料领域的应用


堇青石不但具有结构疏松、抗热震性好、热膨胀系数低等特点,还具有良好的吸附性能以及孔壁薄、几何表面积大等特点,可以收集有害物质,并且与各种催化剂活性组分的匹配性良好,适宜作为多孔材料使用,可用于制备多孔材料如蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷,作为净化废气的理想催化剂载体和过滤装置,用于汽车尾气净化、金属熔体过滤、高温烟气过滤、超细粒子过滤、催化燃烧、热交换等化学加工过程。


堇青石还具有热导率低的特点,因此多孔的堇青石陶瓷可将汽车燃汽通道内的热量回收,并以热辐射的形式传给热回收装置。此外,它还有一定的消音功能,可用于汽车,摩托车的消音器上。


在红外辐射材料领域的应用


堇青石的晶体结构决定了堇青石晶体可以固溶过渡元素的氧化物,从而使晶格畸变,使堇青石具有较高的红外辐射率。堇青石在红外辐射方面的应用有两种:


1、堇青石红外辐射导电陶瓷,以堇青石材料为机体的复合材料,在堇青石材料中加入半导体或导体,如硼化物、碳化物、金属等,制出的电热元件表现出良好的红外辐射率和导电性,比传统的敷涂红外材料制出的电热元件要好很多,实用性能强,使用周期也更长,更适合工业生产和实际需求。


2、以堇青石红外陶瓷粉为主,加入适当粘结剂制成的红外辐射涂料,可涂在高温炉体内部,吸收热量的同时又以红外辐射的形式释放热量,使炉内温度均匀,热效率大为提高;还可用在航天器上,作为耐热防护材料,吸收大气摩擦产生的高温,既节省了空间又减轻了重量。


在介电材料、电子封装材料领域的应用


堇青石具有较低的介电常数和良好的电绝缘性能,以堇青石为主晶相制备的雷达天线罩透波材料,具有低介电常数、高抗热冲击等优良特性,以堇青石为主晶相制备的微晶玻璃具有优异的介电性能、力学性能、电学性能和低温烧结特性,因此堇青石可作为介电材料和电子封装材料的原料来使用。


结束语


堇青石材料的应用与开发还会不断地取得新的进展,用途也会越来越广,用量也将会增加。因此,建议在进一步研究其新的应用领域的同时,研究新的适合工业生产堇青石的热工设备及生产工艺,克服传统的生产方法所带来的缺陷,进而获得高品质的堇青石材料,以适应新的要求。在堇青石与其它材料的复合研究上,还要在理论上作进一步的深入探讨。


参考来源:

[1]张巍.堇青石综合利用现状与展望

[2]赵月明等.堇青石陶瓷的应用与制备进展

[3]刘永杰等.堇青石材料的应用


(www.188betkr.com 编辑整理/山川)


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作者:山川

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