导电墨水包括纳米银线导电墨水和纳米银颗粒导电墨水,但是纳米银颗粒制备的墨水更稳定。目前韩国Inktec(inktec.com), 日本哈利玛化学、中国 大华博科(broadteko.com)公司、美国Sunchemical 有纳米银导电墨水 纳米银导电墨水的干燥速度首先取决于墨水中溶剂的挥发速度。墨水中溶剂的挥发,主要存在如下影响因素: ①不同的树脂对溶剂挥发速度的减缓程度不同。溶解度越大的树脂,溶剂越难以脱出,挥发速度越低。 ②连结料和颜料在墨水中所占的比例越大,溶剂的挥发速度越低。 ③颜料粒子的半径越小,比表面积越大,溶剂的挥发速度越低。 ④温度越高,相对湿度越小,溶剂的挥发速度越快,反之则越慢。
在导电银胶各组份基本确定的情况下,通常采用两步法制备导电银胶。第一步基体树脂制备:试验室用电子天平以一定比例称取一定量的环氧树脂放入研钵中,按比例加入K77、ZE4MzeN、朋560、DleY(事先已研磨并过200目筛),用研棒进行充分的研磨和混合,研磨时间一般在10分钟以上,直到形成均匀的混合体为止,便得到需要的树脂基体。基体树脂所得的固化产物的性能完全能够满足商用导电银胶的要求,导电银胶中的银粉的填加量对导电银胶性能的影响将最终决定导电银胶能否商业化的最重要的因素。已有学者对导电银粉的填加量作过深入的研究,通常认为导电银粉的填加量低于70%其所得固化产物导电性能较差不能满足商业化的要求,但银粉的填加量超过80%则固化产物的剪切强度变差亦不能满足商业化的要求。基于以上考虑,本论文制备银粉含量为70%、75%及80%的三种导电银胶,对其性能进行全面考察,以最终确定适合作LED封装用的导电银胶的最佳银粉含量。第二步导电银胶制备:取一定量的树脂基体加入部分已经混合好的片状银粉BAgF一20及粒状银粉sAg一ZA进行研磨,直到银粉全部与树脂基体混合均匀后再加入适量的银粉,最终银粉总量为胶总量的70%;再取一定量的树脂基体按前述方法制备银粉含量为75%的导电银胶;再取一定量的树脂基体按前述方法制备银粉含量为80%的导电银胶;银粉全部加完后再研磨30分钟以上,直到银粉和树脂基第2章导电银胶制备与性能测试体形成均匀的银白色膏状混合物。按下述方法对所制备的三种不同银粉含量的导电银胶进行性能测试。
导电墨水包括纳米银线导电墨水和纳米银颗粒导电墨水,但是纳米银颗粒制备的墨水更稳定。墨水的挥发性与使用的溶剂及纳米银和溶剂的相互作用有关,据我所知,国内公司 北京 大 华 博 科,有纳米银导电墨水和导电笔,银粉纯度高,银离子浓度可调,即使银离子浓度低了,也不会影响到挥发性能。
浅析印刷产业的定价问题 -------------------------------------------------------------------------------- 发布时间: 2007-11-27 14:43:02 产业定价 产业价格主要是通过市场上的购买者和消费者之间的互动来形成的,他们每一周都要做出成千上万个购买决定,因此我们有必要去了解印刷产品和服务的成本价格、销售价格以及客户的购买价格在实际市场上的总体情况。这些数据均来自于美国劳动统计局公布的生产者价格指数(PPI)。在这里,我们总结了三个时期的指数,分别为2003到2004年,2004到2005年以及2005到2006年6月。 从分析中可以看出2006年上半年,物价变化的幅度已经接近或超过去年一年的总体水平,其中涨幅最大的为纸张价格,总共增长了7.1%,达到了通过膨胀增长率的两倍。 印刷油墨价格的增长速度虽然还没有超过通货膨胀,但它的增长幅度也比前几年有了明显的提高,虽然它的价格在前几年里也一直保持增长。但是在印刷行业所处的商业环境下,即便是微小的成本变化,也会对企业造成重大的影响。 降低材料成本的一个方法就是用电子文件替换印刷物品,并在生产过程中实施数字工作流程。由于计算机技术的使用成本正在不断下降(为什么没有人来关注一个这个领域的产能过剩问题?),因此人们应该尽可能地来利用这项技术。计算机技术的应用能够帮助印刷企业提高生产力,降低生产成本。 但是上面所说的解决办法并没有让印刷行业感到放松。由于几乎没有一家印刷企业能够根据通货膨胀的情况(通货膨胀率在3.0%~3.5%之间)来提高自己的价格,所以它们只能眼睁睁地看着进货成本的飙升。这种情况的出现有以下几个主要因素:首先就是原本应该流向印刷领域的资金现在却流向了其他领域。印刷需求减少迫使更多的印刷厂降低自己的价格,即便是在原材料成本上涨的情况下也不例外。这并不是一件令人高兴的事情,因此对很多印刷厂来说,降低价格是一种被逼无奈的选择,而不是一种享受。印刷厂定价能力的缺乏造成了它们利润的下降。 毫无意义的成本转移 假设大概有25%的商业印刷收入来自于纸张成本(这是一个概数,并不准确),而在纸张价格所取得的增长幅度中,又有25%来自于纸张成本的增长。那么现在我们以2006年的统计数据为例来计算一下,7.1%(纸张价格的增长服务)的25%就是1.8%,这在商业印刷价格的增长幅度中占了2.1 个百分点。而在2005年,纸张价格的增长幅度为6.8%,6.8%的25%是1.7%,这一数字相当于生产者价格指数增长总数的2.0%。但是,问题并不像我们看起来的这样简单。印刷厂的其他成本也在上涨,例如:能源、材料、医疗保健、金融、运输和员工工资等。还有一些项目的成本有所下降,例如计算机和通信成本等。 员工工资在印刷总成本中所占的比例大约为25%。私有行业的员工工资在2004、2005和2006年的增长幅度分别为2.7%、2.5%和2.8%。这一增长速度甚至高过了印刷价格的增长速度。利益成本每年的增长率为5%左右。 普通印刷产品销售的利息只有2%左右,但是我们要了解一下最低银行利率的改变。我们很容易就能找到银行利率的变化,2003年是4%,2004 年是5.24%,2005年是7.25%,现在是8.25%。但是利率从4%增长到5.25%并不仅仅意味着它增长了1.25%,而是意味着人们要多付出 31%的利息。而从4%增长到7.25%和8.25%则是付出更高的利息。 企业应该如何应对这种情况?他们已经削减了所有可以拖延或避免的花费。这是一个与通货膨胀的测量有关的问题;价格可以改变,但随着价格的改变,人们的需求也会改变。这也正是很多公司调整产品内容和市场关系的原因。在短时间内,印刷企业也许不会做出这些调整,除非它们突然进入调整期。 更换和选择也是一个问题。印刷厂和印刷购买者可以从很多种纸张中进行选择,而且也可以改变印刷品的尺寸和规格,这都会对印刷的最终成本产生影响。印刷业在用成本叠加法和预算工资法核算印刷成本时往往会忽略这些问题,而且在受到竞争影响对成本进行调整时,也没有对这些问题加以重视。印刷厂也许想把增加的所有成本都转移给客户,但如果它们采用的方法或形式不恰当,就会在降低成本的同时使生产效率也下降了,这就是我们在定价过程中最不愿意看到的情况。 人们也许已经忘记了,十年以前的印刷业可以说是一个暴利行业,当时市场对印刷服务的需求量不断增长,印刷价格也随之不断攀升,而生产成本却很低。现在印刷企业的情况与那时正好相反。虽然有一段时间人们能够通过更换和选择来降低成本,但是现在,印刷企业已经没有别的路可走了。 很多印刷购买者都减少了对印刷品的使用,转而使用电子媒体了。比如说:很多书刊的页数都下降了,印刷客户也调整了印刷或重印的频率。 有证据表明,这一切都在改变。在今年2月,我曾经用Google搜索过以“PDF”结尾的网页,最终找到了3.15亿个相关页面,而在六个月之后,我再次搜索的时候,已经能够找到6.84亿个相关页面了。其中很多网页都与小册子和已经印刷或需要重复印刷的项目有关。 还要强调的是,价格是由买家和卖家共同决定的,而不是由成本决定的,生产商之所以不能获得长期的利润,主要是因为他们常常处理不好价格和成本的关系。 有趣的是,虽然数字印刷的生产者价格指数在下降,但不是因为人们所能想到的那些原因。首先,数字印刷设备并没有从计算机技术价格的下跌中得到好处,它的定价也随着固定成本的降低而下降了。但是数字印刷的价格还是比较高,要想与传统胶印技术抗衡,它的价格还需要进一步下降。采用数字印刷技术的企业正在不断增加,因此价格的下跌已经不再是一个简单的问题了。 努力挣扎 有些印刷厂的主要客户是出版社和广告公司,因此它们会选择将增加的成本转移给客户。比如说,很多印刷厂都将价格提高到了历史最高点。报社也根据通货膨胀的情况调整了自己的定价。整个印刷行业都在努力挣扎,印刷企业所增加的价格主要取决于它们销售新媒体而不是印刷品的能力,其中,广告的价格已经没有上涨空间了。书刊出版社对于定价问题似乎处理的比较好,但实际上它对某些书刊的定价还是有些高。 广告公司和期刊出版社的价格没有随着通货膨胀的变化而变化。广告代理商要面对企业削减财政预算的状况;杂志出版社在短时间内也不能提高广告页面的价格。虽然刊例价目表的价格没有变化,但实际上杂志出版社已经让广告客户为增加的成本买单了。 价格就是市场向参与者提供产品需求和供应量信息的一种途径。毫无以为,印刷行业的成本正在上升,而且这些成本被转移出去的可能性几乎为零。没有人能够阻止成本上的涨和需求量的下降。虽然印刷购买者已经调整了自己的印刷数量、印刷频率和产品页数,但很多在上世纪九十年代安装的印刷机对不能满足人们对当今印刷品的生产要求。这也就是说,很多最新的产品都是在老式印刷机上进行生产的,因而不能达到最理想的效果和最大的收益。如果让一台印刷机来印刷它不善长的活件,那么它就不可能为企业创造利润。 彻底解决大问题 这就是印刷企业需要彻底改变经营模式的根本原因。围绕着利润进行小的改动和维修并不是正确的办法。要想彻底摆脱困境,就要下大力气进行投资和评估。 有迹象表明,印刷行业已经取得了一定的进步,最近两个月报告的发货量已经比去年同期有所增加。在对印刷企业进行改革的时候不能畏首畏尾,而是应该找准原因,对症下药。也许只有这样,我们这个行业才能继续蓬勃发展下去。资讯来源: 必胜印刷网 发布人:中国印刷网 【查看评论】(已有 0 条评论) 相关文章
论文没那么快写好的,有了那么多资料自己整理一下就可以了阿。求人不如求己了。
传说中的大学毕业论文吗?直接拿师哥师姐的答案抄咯,自己不学,没办法。
浅谈废旧油墨的再生处理与利用论文
废油墨中含有一定的水和一定量的有机溶剂,通过加入无水乙醇,让水和乙醇形成共沸物,见图2,在78.2℃下,加热蒸馏,水-乙醇共沸物被蒸馏出来,从而除去水分和部分有机溶剂,以利于废油墨的调配。蒸馏完毕,冷却,最后试样的质量大约为150g。水分馏出物约10g,有机溶剂馏出物约40g。通过试验,最后蒸馏出的水量约占总量的5%~6%左右,蒸馏出的有机溶剂约占20%。蒸馏完毕,取下试样冷却,此时试样质量大约为150g。制作样张后,用密度计测定油墨密度,分别用R,G,B滤色片测定,密度分别为0.39,0.94,0.95。从所测数据来看,油墨呈现中性灰偏红,而且密度不够,不能用于印刷。
由于蒸馏后的试样偏红色,且密度不足,所以需要纠正油墨的色偏及增加油墨的密度。按照补色原理[3],在试样中应加入碳黑(增加密度)及蓝紫色颜料(纠正色偏)。经过多次测试,最后加入约10g的碳黑、3g的酞青兰及2.5g射光兰膏,再加约10mL的干燥剂,在轧墨机里反复进行碾轧,最后加入调墨油调制均匀。将调制均匀的油墨制作样张,并将其与用标样黑墨制作的样张在密度方面进行对比,试样样张和标样样张的外观见图3。用密度计测定100%实地样张密度[4],与标准黑墨的密度进行对照(在同样的纸张和相同的墨层厚度的条件下测试),结果见表1。度[4],与标准黑墨的密度进行对照(在同样的纸张和相同的墨层厚度的条件下测试),结果见表1。从表1可知,通过蒸馏和补色,调试后试样的密度基本和标准黑墨的密度相近,能够满足实际印刷时黑墨实地密度的要求。
试样黑墨的.印刷性能测定
1色差测定
检测标准黑墨及试样黑墨在色彩之间的差别[5],使用X-Rite色差分析仪———色差计,测定自然光下100%实地的2种黑墨在同种纸张上印刷的标记之间的色差。可得到标准黑墨和试样黑墨的L,a,b值,分别设为L1,a1,b1和L2,a2,b2,计算相应的ΔL,Δa,Δb的值,进而得出色差ΔE。其中L代表明度,a,b代表色度,ΔL表示明度的差值,Δa,Δb代表色度的差值,ΔL为正值说明颜色偏浅,为负值说明颜色偏深;Δa为正值代表颜色偏红,为负值代表颜色偏绿;Δb为正值代表颜色偏黄,为负值代表颜色偏蓝。ΔE表示色差值,ΔE越小,色差越小,颜色越是接近,反之色差越大,颜色越偏离。根据所得结果和在印刷时色差对人眼刺激而导致的感性认识之间的关系,可以得出2种油墨在印刷过程中的适用性。色差与人眼的感觉之间的关系见表2。
2颜色检验
将试样黑墨与标样黑墨以并列刮样方法进行对比,检测试样油墨是否符合标准墨的质量标准。将试样与标样用玻璃棒调匀,然后取标样少许,滴于垫好橡皮垫并已经将上端固定好了的LDPE薄膜的左上方,再次取试样少量滴于右上方,两者相邻但不相连;用丝棒自上而下用力将墨在LDPE膜上刮成薄层;效果检视时,涂布有墨量的LDPE膜的下方需衬有150g/m2的铜版纸;检验试样与标样的面色是否一致,若试样与标样面色有明显差别,可将试样进行重复多次在相同位置刮样,直到两者颜色感觉一致,记下对试样进行刮涂的次数。
3细度的测定
油墨的细度好说明固体粒子细微,油墨中固体粒子的分别均匀。细度的检测使用刮板细度仪测定[7]。1)将刮板细度仪及刮刀擦拭干净,并使用玻璃棒将受试墨调匀。2)用玻璃棒取少量油墨,置入刮板细度仪50μm处,油墨量以能充满沟槽而略有多余为宜。3)双手持刮刀,将刮刀垂直横竖在磨光平板上端,在3s内将刮刀由沟槽深的部位向浅的部位拉,使墨样充满沟槽,而平板上不留余墨,刮刀拉过后,立即观察沟槽中颗粒集中点(不超过10个颗粒),记下读数。4)观察时视线应与沟槽成15°~30°角,并在5s之内迅速准确读出集中点数,读数时应精确到最小刻度值。5)为得到更加精确的检测结果,检测应平行进行3次,结果取2次相近读数的算术平均数,2次误差不应大于仪器的最小刻度值。
试样黑墨印刷性能的测定结果与分析
1色差的测定结果与分析
在纸张和墨层厚度相同的条件下测试,所得色差结果见表3。表3中的ΔL为正值,表明试样黑墨较标准油墨颜色浅,这可能是由于试样油墨在回收之前已被严重乳化所致,油墨乳化严重,则其分散性较差,从而导致油墨饱和度的降低。Δa为负值则说明试样黑墨经色偏校正以后,偏红现象有所缓解,2种黑墨的色差值ΔE为2.97,而由表2可知,2种黑墨分开印刷时可具有相同颜色感觉。故所配制的再生油墨完全可用于一般单黑产品的印刷。在实际的油墨处理过程中,由于收集处理的油墨不一样,颜色也不同,所以在调色处理过程中所加补色剂的种类和量的多少不一样,应按照补色基本原理,通过实际操作,调整补色剂的种类和数量,使其颜色和密度与标准色一致,以满足印刷的要求。
2颜色检验结果与分析
通过刮样测定,可得试样与标样分别对人眼的刺激结果,见表4。由表4可知,经过一次涂布的试样黑墨与标样相比,颜色差距较大,这可能是由于油墨乳化的原因,乳化后的油墨颜料粒子的分散性较差,色彩较为浑浊,与标样的色相差别明显。随着涂布次数的增多,试样黑墨与标样黑墨之间的颜色差别逐渐减小,当试样油墨的涂布次数为4次时,与标样相比得到的结果为96,而随着涂布次数的继续增加,与标样差别不再减小。故可知,经严重乳化的油墨难以达到与标准油墨精确一致的颜色感觉。
3细度的测定结果与分析
使用刮板细度仪对油墨细度进行测定,取相近结果的平均数作为油墨的细度值。3次测定结果见表5。由表5可知,试样的细度比标样的细度稍大,这也可能是油墨被乳化的原因。油墨的细度关系到油墨的流变性、流动度及稳定性等印刷适性,油墨的细度差,颗粒粗,在印刷中会引起堆版现象,而且由于颜料的分散性不均匀,油墨颜色的强度不能得到充分发挥,影响油墨的着色力及干燥后墨膜的光亮程度。
总结
方法的关键是对试样进行共沸蒸馏时所加入无水乙醇的量,应控制在样品量的1/3,有利于蒸馏操作,温度在75°~95°左右为好。温度过高,蒸馏效果差,水分除去不完全,温度过低,蒸馏时间太长。试验证明,此方法的优点在于将剩余的废旧油墨集中回收、加工、利用,既可节约成本,又可以减少环境的污染,但小批量的处理成本过高。可进行大批量的处理,一般处理的最基本的量是50kg。通过对回收处理后的试样黑墨的印刷性能的检测,可知经严重乳化的油墨在颜色、细度及色差等方面,与标准油墨有一定的差距,但是当用于单色产品的印刷时,可以得到相同的颜色感觉。(本文作者:方 燕、朱克永、黄文均、姚瑞玲 单位:四川工商职业技术学院)
中性墨水中有工业性质而碳性墨水主要是采用植物性颜料制成的
墨水是人们在一切社会活动中所必须的书写材料之一。中国的制笔行业于五十年代初已经确立,现已具相当的规模,开创了多门类、多品种的较为完整的生产体系。有资料表明,全国从事制笔业的职工五十万余人,2004年中国制笔行业向国内外市场提供的笔类产品(包括制笔产品、墨水、笔零件)的直接销售值约达113亿元之多,其中出口值约68.6亿元,向国内市场的直接销售值约达44.4亿元,产品远销100多个国家和地区。近几年,自来水笔的产量居世界第一位(1.65亿支左右),圆珠笔的产量是150亿支,居世界第一位,活动铅笔的年产量为5亿支,居世界第三位。中国各种笔类产品的产量和出口量均已占世界第一,中国的制笔行业已成为世界制笔业的生产和出口大国。虽然,中国已成为制笔大国,但还不是制笔强国,因为生产的技术、材料,特别是墨水与笔头没有得到充分解决,中国的笔类制品大都属于普及型产品,产品价位较低,而高档产品市场为国外公司所占据。近几年,中性墨水笔在中国发展迅速,大有取代圆珠笔之势,许多制笔企业都转入生产中性圆珠笔,生产逐步增加,形成了产销热。2004年中性墨水圆珠笔的产量约达40亿余支,约为圆珠笔总产品量的三分之一,其中60%以上出口,而国内市场的需求量也正在逐步地上升,从产量和销售量看,中国也成了中性墨水笔的生产和销售大国。由于中性墨水笔的特殊性能及其它的种种原因,目前中国的中性笔的生产主要存在三个问题:(一)笔头主要依赖进口。(二)中性墨水主要依赖进口。(三)装配机,中国仅生产单机,加工精度和效率低。中性墨水虽有多家企业在研制,但国产中性墨水的质量不尽人意,品种少,不能满足制笔行业的需求,无法取代进口中性墨水。所以正在成为手写笔主流的中性笔,其墨水问题就变为突出。按目前中国中性墨水的需求量,一年进口中性墨水800多吨(每吨中性墨水进口价为1.2万美元)需花去1000多万美元。因此中性墨水的研制、开发市场前景和经济效益十分可观。并且中性墨水的研制开发成功,将为中国争创世界制笔强国做出积极贡献,温州大学制笔重点实验室正在组织力量进行中性墨水研制。性能及技术要求中性墨水笔虽同属圆珠笔类产品,其书写原理、笔头结构、加工工艺等与传统的油性圆珠笔大同小异,但因采用墨水性能差异,对笔头有特殊的要求。而中性墨水的研制开发难度较大,目前国际上有日本、美国、德国、韩国等国生产中性墨水,以日本的为最佳。中性墨水的研制开发关键是:墨水的配方;与配方匹配的加工工艺;墨水与笔头的匹配。首先,在配方的研制中,要使墨水有适当的粘度、表面张力、pH值,既确保笔流畅不泄漏,又确保墨水的耐光、耐水、耐热、耐寒、保湿性、渗透性,同时要解决墨水的稳定性,较长时间的保存而墨水不变质,不出现分层、沉淀,还要确保墨水的安全性,无毒,无腐蚀性。要求中性笔除了要兼顾油性圆珠笔和水性圆珠笔的优点,还要有以下的质量指标。(1)墨水的通用性要强,既能更广泛的配合笔头,达到较好的书写性能,以利更好地成为笔厂的配套产品。(2)要求墨水应具有相应的假缩性和粘度的戳变性,墨水的间歇性能要长,以达到更长的脱帽时间。(3)墨水要达到一定的颗粒细度,以低于球珠与球座的间隙量,并有较强的分散能力,以防堵塞笔头影响书写。(4)墨水的稳定性要强,在一定的室温条件下能正常的书写,墨水均匀不分层。(5)有足够的书写长度,即一管墨水在划线机上能划出更长的线。中性墨水的研制机理及制造工艺中性墨水的性能和指标要求非常严格,其研制是一项条件复杂、技术性强、经验性强的综合辅配工艺,要在以下几方面进行突破。 用于制造墨水的原材料要有稳定的性质和相对固定的厂家,确保墨水的研制和生产有稳定品质。否则,原料的差异,导致墨水性能不稳定,进而导致配方的调整。先配色浆,再制墨水首先将基色颜料配制成均匀、稳定、浓度较高的色浆,再加溶剂和其它辅剂配制成墨水,这样分步容易成功,也比较容易寻找失败的原因。墨水色基多数采用纯颜料的,也有与染料辅配的,或使用着色力好的染料。也有购买成品色浆的,但作为生产墨水的厂家,应该自己生产色浆。色浆的性质要为达到墨水的性质创造条件。色浆品质的好坏,可基本参照墨水的性能和指标,色浆的配制工艺与墨水的基本类似。 墨水的粘度是影响墨水品质的关键问题。中性墨水所具粘度不是我们日常增稠的简单概念,中性墨水既有一定的稠度和粘度,又有一般墨水具有戳变性和较强的假缩性,一方面能够保护分散颜料颗粒具有独立的稳定结构,另一方面能够具有剪切应力、剪切速率,以保证笔芯中利用墨水的高粘度达到笔尖不渗漏的目的,而书写时,则利用其戳变性和假缩性使笔头的球珠转动来切带墨水时有较低的粘度,达到书写流畅而不滞笔的要求。墨水粘度过高会使储墨管中的墨水有书写不净的可能;而粘度太低又会出现冒水、起笔和顿笔有超墨现象。选择适宜的增稠剂,并十分细心的调配是非常关键的工艺。一般的增稠剂很多,以天然的胶质物和化学有机合成物为常用,如天然胶质物的淀粉、糊精、动植物胶类及合成树脂类、丙烯酸类型都有较好的假缩性和拉丝性能,很有利于研制有特殊性能要求的墨水。但选配是有难度的,有的对温度性能差,有的冻融稳定不佳,有的在粒子表面使颗粒膨胀产生软凝聚等。所以说增稠剂的加入要充分发挥自己的特性且还应对颜料分散不产生影响,这是很难达到的,多数情况是因增稠剂选择不当,破坏墨水的整体而前功尽弃。有人采用的是高分子共聚物碱活化的增稠剂,由于该增稠剂分子支键与颜料及树脂粒子相互缠结,发生交联而产生网络结构,使体系具有结构粘度,同时该增稠剂具有较强的触变性,也有一定的增稠效果,确保了墨水达到粘度中的相关指标。润滑性能及调配中性墨水区别于一般墨水的突出一点是,不仅具有流利性,更要具有一定的润滑性。润滑剂的加人是降低球珠与座体间的摩擦,使动能损失到最小,以得到更舒适的书写手感。解决墨水的润滑性问题,同样是一个系统的综合辅配。其特点是要有较大极性的助剂、溶剂作保证,同时要作好表面活性与润滑剂的合理配合,因为这两者之间牵扯特别紧密,牵强那一方都会使墨水的效果受到影响。中性墨水润滑性的体现,关键是要有润滑剂作配合,在润滑剂的寻求上主要以大分子量的润滑剂或润滑脂,辅配以添加剂、表面活性剂,合理配合以得到较好效果。中性墨水由于高粘稠度,所以使用的助剂、溶剂要为极性大、润湿效果特别显著的醇类、有机醚类为主,以有效地打破墨水交织物的牵扯力,还可以选择适合颜料分散的有机溶剂等,也可以辅配一定量的表面活性剂,来调整墨水的间歇性能、连续书写性能及出墨量。 确保墨水有较好的稳定性是中性墨水最关键的技术之一。首先要保证颜料高度有效分散,还要促进高度分散的颜料稳定而不重聚,同时还要克服中性墨水中胶质物对颜料的裹带而使颜料的合理分散遭到破坏,这是一个系统的稳定保证。要根据颜料的独有特点筛选出颜色适宜、颗粒松弛、聚合度小、易于分散的原料作为墨水的色基,而分散研磨颜料是保证墨水稳定的第一步,也是中性墨水制造成的重要环节。所用色浆也是一个分散体系,本身就存在不稳定的倾向,当颜料粒子外裹或吸附的分散剂受到其它物质的竞争或者电荷性能受到破坏时,颜料粒子相互间受到外力牵引时都容易产生颜料粒子间的凝聚、沉降、甚至沉积分层等不稳定的情况的发生。增稠剂溶解于水中,和其它溶剂、助剂等形成一个自己的体系,当这一体系和色浆体系相混溶时,就存在一个与色浆体系相互兼容的问题,正是这一问题导致中性墨水稳定问题的存在。
最近,苏州大学材料与化学化工学部的汪胜研究团队在Advanced Materials和Biomaterials Science上分别发表了两篇论文。这些论文的主题集中在新型纳米材料在生物医学领域的应用。在Advanced Materials上发表的论文中,研究团队设计了一种基于层状双氧水钙钛矿纳米晶体的纳米药物载体。他们发现,这种载体可以有效地抑制癌细胞的增殖和扩散,并对正常细胞没有毒性。在Biomaterials Science上发表的论文中,研究团队探索了一种基于羟基磷灰石的生物活性材料,并将其应用于骨修复。他们发现,这种材料可以促进骨细胞的增殖和分化,从而加速骨的再生和修复。这些研究成果有望为生物医学领域提供新的治疗方法和技术,具有重要的应用价值。
石墨烯的制备主要可分成固相,液相,气相三种方法,现在应用比较多的就是固相法的机械剥离法(操作简单,产量极低),外延生长法(可获得高质量的石墨烯,但对设备要求较高),液相法的氧化还原法(操作简单,产量高,但产品质量较低),气相法的化学气相沉积法(可制备大面积高质量的石墨烯)。目前应用最广泛的就是化学气相沉积法,国内许多石墨烯厂家制备石墨烯基本都是这个,像合肥微晶的CVD石墨烯产品,质量在行业中都是很好的!但化学气相沉积法生长的条件决定了生长石墨烯的质量,首先基底的选择决定了石墨烯的生长机制,然后是反应的温度对晶体生长至关重要,1000度为生长石墨烯的最佳温度。(升温至1000度,需要给基底预热时间,保证与基底形成碳原子晶体的结构),还有在生长的过程中需要通入氢气与氩气,通入气体的纯度也影响着石墨烯的生长。最后冷却速度对石墨烯的生长也十分重要,需要较快的冷却速度。要说工艺的难点就在于确保各项工艺参数的选择,否则石墨烯的质量就会有很大的影响!
石墨烯目前是一种热门材料,起用途也是它的特性决定的,首先石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬;其次作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。应用前景可做"太空电梯"缆线据科学家称,地球上很容易找到石墨原料,而石墨烯堪称是人类已知的强度最高的物质,它将拥有众多令人神往的发展前景。它不仅可以开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、可以制造出超坚韧的防弹衣,甚至还为"太空电梯"缆线的制造打开了一扇"阿里巴巴"之门。美国研究人员称,"太空电梯"的最大障碍之一,就是如何制造出一根从地面连向太空卫星、长达23000英里并且足够强韧的缆线,美国科学家证实,地球上强度最高的物质"石墨烯"完全适合用来制造太空电梯缆线!人类通过"太空电梯"进入太空,所花的成本将比通过火箭升入太空便宜很多。为了激励科学家发明出制造太空电梯缆线的坚韧材料,美国NASA此前还发出了400万美元的悬赏。代替硅生产超级计算机科学家发现,石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料。石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路。高频电路是现代电子工业的领头羊,一些电子设备,例如手机,由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中,它们被要求使用越来越高的频率,然而手机的工作频率越高,热量也越高,于是,高频的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出现,高频提升的发展前景似乎变得无限广阔了。这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品,能用来生产未来的超级计算机。光子传感器石墨烯还可以以光子传感器的面貌出现在更大的市场上,这种传感器是用于检测光纤中携带的信息的,现在,这个角色还在由硅担当,但硅的时代似乎就要结束。去年10月,IBM的一个研究小组首次披露了他们研制的石墨烯光电探测器,接下来人们要期待的就是基于石墨烯的太阳能电池和液晶显示屏了。因为石墨烯是透明的,用它制造的电板比其他材料具有更优良的透光性。其它应用石墨烯还可以应用于晶体管、触摸屏、基因测序等领域,同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类细胞却不会受损。利用这一点石墨烯可以用来做绷带,食品包装甚至抗菌T恤;用石墨烯做的光电化学电池可以取代基于金属的有机发光二极管,因石墨烯还可以取代灯具的传统金属石墨电极,使之更易于回收。这种物质不仅可以用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣,甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现实。石墨烯-特性电子运输石墨烯结构示意图在发现石墨烯以前,大多数(如果不是所有的话)物理学家认为,热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以,它的发现立即震撼了凝聚态物理界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯在实验中被制备出来。这些可能归结于石墨烯在纳米级别上的微观扭曲。石墨烯还表现出了异常的整数量子霍尔行为。其霍尔电导=2e2/h,6e2/h,10e2/h....为量子电导的奇数倍,且可以在室温下观测到。这个行为已被科学家解释为“电子在石墨烯里遵守相对论量子力学,没有静质量”。导电性石墨烯结构非常稳定,迄今为止,研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯中电子受到的干扰也非常小。石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子,或更准确地,应称为“载荷子”(electricchargecarrier),的性质和相对论性的中微子非常相似。石墨烯有相当的不透明度:可以吸收大约2.3%的可见光。而这也是石墨烯中载荷子相对论性的体现。机械特性石墨烯是人类已知强度最高的物质,比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。在试验过程中,他们选取了一些之间在10—20微米的石墨烯微粒作为研究对象。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被钻有小孔的晶体薄板上,这些孔的直径在1—1.5微米之间。之后,他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力,以测试它们的承受能力。研究人员发现,在石墨烯样品微粒开始碎裂前,它们每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。据科学家们测算,这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的(厚度约100纳米)石墨烯,那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。换句话说,如果用石墨烯制成包装袋,那么它将能承受大约两吨重的物品。电子的相互作用利用世界上最强大的人造辐射源,美国加州大学、哥伦比亚大学和劳伦斯·伯克利国家实验室的物理学家发现了石墨烯特性新秘密:石墨烯中电子间以及电子与蜂窝状栅格间均存在着强烈的相互作用。科学家借助了美国劳伦斯伯克利国家实验室的“先进光源(ALS)”电子同步加速器。这个加速器产生的光辐射亮度相当于医学上X射线强度的1亿倍。科学家利用这一强光源观测发现,石墨烯中的电子不仅与蜂巢晶格之间相互作用强烈,而且电子和电子之间也有很强的相互作用。[1]石墨烯-研究成果中国石墨烯薄膜在国家自然科学基金委员会、科技部和中国科学院的资助下,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室先进炭材料研究部研究员成会明、任文才研究小组在石墨烯的控制制备、结构表征与物性的研究方面取得了一系列新的进展,相关的研究成果发表在国际期刊上。该论文被美国化学会的ACSNano杂志选为该期“亮点”进行了重点介绍;同时也被《自然—中国》选为来自中国大陆和香港的突出科研成果,《自然—中国》化学领域的评论员VickiCleave博士撰文写道:“来自中国科学院的任文才、成会明及其合作者提出了一种快速、无损、可进行大面积石墨烯表征的光学方法,该工作有助于确定和制备适于应用的理想石墨烯样品。”韩国韩国研究人员09年7月发现了一种制备大尺寸石墨烯薄膜的方法。由韩国成均馆大学和三星先进技术研究院的研究人员制备出的这种最新石墨烯薄膜有1厘米厚,透光率达80%;在弯曲或延展过程中,它不仅不会断裂,其电学特性也不会有任何改变。他们的这一成果已于1月14日发表在英国《自然》杂志网络版上。[1]石墨烯-应用石墨烯的应用范围很广,从电子产品到防弹衣和造纸,甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。1.可做“太空电梯”缆线据科学家称,地球上很容易找到石墨原料,而石墨烯堪称是人类已知的强度最高的物质,它将拥有众多令人神往太空电梯的发展前景。它不仅可以开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、可以制造出超坚韧的防弹衣,甚至还为“太空电梯”缆线的制造打开了一扇“阿里巴巴”之门。美国研究人员称,“太空电梯”的最大障碍之一,就是如何制造出一根从地面连向太空卫星、长达23000英里并且足够强韧的缆线,美国科学家证实,地球上强度最高的物质“石墨烯”完全适合用来制造太空电梯缆线。人类通过“太空电梯”进入太空,所花的成本将比通过火箭升入太空便宜很多。为了激励科学家发明出制造太空电梯缆线的坚韧材料,美国NASA此前还发出了400万美元的悬赏。2.代替硅生产超级计算机据科学家称,石墨烯除了异常牢固外,还具有一系列独一无二的特性,石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料,这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品,能用来生产未来的超级计算机。IBM宣布研发出号称全世界速度最快的石墨烯(graphene)场效晶体管(FET),可在26GHz频率下运作。该公司ThomasJ.Watson研究中心的研究人员并预测,碳元素更高的电子迁移率,可望使该种材料超越硅的极限,达到100GHz以上的速度跨入兆赫(terahertz)领域。石墨烯-荣获诺贝尔奖2010年10月5日,英国曼彻斯特大学的两位科学家康斯坦丁·诺沃肖洛夫和安德烈·海姆因在石墨烯方面的研究荣获2010年诺贝尔物理学奖。[2]石墨烯-部分石墨烯研究成果2009年12月1日在美国召开的材料科学国际会议上,日本富士通研究所宣布,他们用石墨烯制作出了几千个晶体管。富士通研究所的研究人员将原料气体吹向事先涂有用做催化剂的铁的衬底,在这种衬底上制成大面积石墨烯薄膜。大面积的石墨烯制备一直是个难题。富士通用上述方法制成了高质量的7.5厘米直径的石墨烯膜。在此基础上,再配置电极和绝缘层,制成了石墨烯晶体管。由于石墨烯面积较大,富士通在上面制成了几千个晶体管。石墨烯晶体管比硅晶体管功耗低和运行速度快,可制作出性能优良的半导体器件。如果改进技术后有望进一步扩大石墨烯面积,这样能够制作出更多的晶体管和石墨烯集成电路,为生产高档电子产品创造了条件。2009年11月日本东北大学与会津大学通过合作研究发现,石墨烯可产生太赫兹光的电磁波。研究人员在硅衬底上制作了石墨烯薄膜,将红外线照射到石墨烯薄膜上,只需很短时间就能放射出太赫兹光。如果今后能够继续改进技术,使光源强度进一步增大,将开发出高性能的激光器。研究团队在硅衬底上使用有机气体制作一层碳硅化合物。然后,进行热处理,使其生长出石墨烯的薄膜。该石墨烯薄膜只需极短暂的时间照射红外线,就能从石墨烯上发送出太赫兹光。目前,该团队正致力于开发能将光粒封闭在内部,使光源强度增加的器件,期望能够开发出在接近室温条件下可工作的太赫兹激光器。2010年,美国莱斯大学利用该石墨烯量子点,制作单分子传感器。莱斯大学将石墨烯薄片与单层氦键合,形成石墨烷。石墨烷是绝缘体。氦使石墨烯由导体变换成为绝缘体。研究人员移除石墨烯薄片两面的氦原子岛,就形成了被石墨烷绝缘体包围的、微小的导电的石墨烯阱。该导电的石墨烯阱就可作为量子阱。量子点的半导体特性要优于体硅材料器件。这一技术可用来制作化学传感器、太阳能电池、医疗成像装置或是纳米级电路等。如果看了以上介绍还有不明白的地方,请详询平顶山市信瑞达石墨制造有限公司
近期,苏州大学材料与化学化工学部的汪胜教授在国际重量级学术期刊Advanced Materials上发表了题为“Ultrastrong and Tough Graphene Aerogel Fibers with Hierarchical Architecture”的论文。该论文报道了一种新型石墨烯气凝胶纤维,该纤维具有超强和韧性的特点,并且具有分层结构。这种新型石墨烯气凝胶纤维的制备方法简单易行,所得纤维具有超高的拉伸强度和韧性,并且具有显著的储能能力和超高的导电性能,因此在柔性电子、高强度材料和先进能源储存等领域有着广泛的应用前景。这项研究成果的发表不仅提高了我国在新型高性能材料领域中的国际影响力,而且也为石墨烯气凝胶纤维的制备和应用提供了新的思路。
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论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成
石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料,因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性,引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9],这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.
另一方面,PANI作为典型的导电高分子之一,由于合成容易,环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料,由于纳米效应不但能提高材料固有性能,并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容,其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而,当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能,为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性,人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].
作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO,化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能,但也在一定程度上钝化了PANI [13],另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.
基于以上分析,首先使PANI和GO相互分散和组装,借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料,以期获得高性能的超级电容器电极材料.
1实验部分
1.1原材料
苯胺(AR, 国药集团),经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS, AR, 湖南汇虹试剂);草酸(OX, AR, 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB, AR, 天津市光复精细化工研究所).
1.2PANIF的制备
PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14],制备过程如下:把250 mL去离子水加入三口烧瓶后,依次加入1.82 g CTAB,0.63 g 草酸以及0.9 mL苯胺,在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后,往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液,同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性,随后30 ℃真空干燥24 h. 1.3GO的制备
采用Hummers法制备GO,具体过程如下:向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目),加入5 g硝酸钠固体,搅拌下加入220 mL浓硫酸,10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾,在冰水浴下搅拌120 min,再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min,然后向瓶中滴加460 mL去离子水,同时将水浴温度升至95 ℃,保持95 ℃搅拌60 min,再向瓶中快速滴加720 mL去离子水,10 min后加入80 mL双氧水,过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中,加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸,趁热抽滤,随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min,得氧化石墨烯溶液.
1.4PANIF/rGO复合材料制备
按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的6.8 mg/mL 的GO溶液混合,使混合液总体积为30 mL, GO在混合液中的最终浓度为0.5 mg/ mL,磁力搅拌10 min后,将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应,在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出,用去离子水洗涤产物直至洗液无色后,于60 ℃真空干燥24 h,待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5,10以及15,相应命名为PAGO5,PAGO10和PAGO15,对应的PANIF质量为75 mg,150 mg和225 mg.
1.5仪器与表征
用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后,用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.
电极制备和电化学性能测试:将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液,将其均匀地涂在不锈钢集流体上,在10 MPa压力下压片,之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中,使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂片(Pt)作为对电极,在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试,电势窗为-0.2~0.8V.
比电容计算依据充放电曲线,按式(1)[15]计算:
Cs=iΔtΔVm.(1)
式中:i代表电流,A;Δt代表放电时间,s;ΔV代表电势窗,V;m代表活性物质质量,g.
2结果与讨论
2.1形貌表征
图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后,从低倍的SEM(图1(c))可以看出,PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合,且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知:成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.
2.2FTIR分析
图2为PANIF,GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1,1 500 cm-1,1 305 cm-1,1 144 cm-1,829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰,它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图,在3 390 cm-1, 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H,C=O键振动,1 550~1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16],可以看出,GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图,与GO,PANIF谱图比较, 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现,这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO,另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.
2.4电化学性能分析
图4为样品的CV曲线,其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图,可以看出,4个样品均出现明显的氧化还原峰,这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变,表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线,由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加,在扫描速率为1 mV/s时,PAGO10电极的比电容为521.2 F/g.
图5为PANI,PAGO5,PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图,由图可知:4种样品均有明显的氧化还原平台,这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线,借助式(1),计算了4种样品在不同电流密度下的比电容,结果如图5(b)所示,很明显,相同电流密度下PAGO10比电容最大,当电流密度为1 A/g时,其比电容为517 F/g,这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为0.5 A/g时,比电容分别为 261和495 F/g)[18-19], 而PANIF比电容最小,仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右,这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时,紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚,增加了电极/电解质接触面积,从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径,对样品进行了交流阻抗测试,图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知:在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区,电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5
值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区,直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制,并且PAGO5所展现的直线斜率最大,说明其电容行为最接近理想电容,即频响特性最好,这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.
氧化还原反应的发生,导致PANIF具有十分高的赝电容,但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩,导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此,对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示,PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后,电容保持率为77%,而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为54.3%,这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外,rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接,降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩,使得链段不容易脱落或者断裂,从而PAGO10具有出色的循环稳定性.
3结论
采用自组装的方法,经水热反应,制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现,rGO与PANIF紧密连接;而且,当PANIF与GO质量比为10∶1时,复合材料展现了最佳的电化学性能,当电流密度为1和10 A/g时,其比电容分别为517, 356 F/g.从上可知:合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能,从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.
浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用
1 概述
随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及,我国水泥工业得到飞速发展,2012年,水泥总产量达21.8亿吨,占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代,镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能,而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1],并取得了良好的使用效果,但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合,形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫,碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质:R2(Cr,S)O4。水泥窑在正常运转中,其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸,飘落在厂区及周边环境中,造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中,废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时,窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害,据有关专家论证,Cr6+腐蚀皮肤,使人易患上大骨病,进而致癌。因此,镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。
发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范,其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍,执行也是最严格的,具体内容如表1所示:
我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88,对地面水中Cr6+含量进行明确规定,如表2所示:
这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大,特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵,因此,水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。
2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制
2.1 研制思路
目前,用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性,但是抗热震性差,抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性,但是挂窑皮性差[3,4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料,结构韧性好,抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强,具有良好的挂窑皮性能,在烧成带能有效延长使用寿命,是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。
2.2 试验与研究
2.2.1 铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物,化学分子式为FeAl2O4,其中含58.66%A12O3和41.34%FeO。铁铝尖晶石为立方体结构,二价阳离子占据四面体位置,三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为4.39g/cm3,莫氏硬度为7.5。要形成铁铝尖晶石,必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内,才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石,而在FeO稳定存在的区域以外的条件下,铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石,而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示:
为了得到高质量的合成铁铝尖晶石,我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导,经过大量试验,掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术,为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯,在保证“FeO”稳定存在的气氛下,经高温烧成,制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示:
2.2.2 原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验,结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求,我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料,并加入特殊添加剂来强化制品的性能,研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度,采用四级配料,经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3,产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。
2.2.3 铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出:随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势,这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果,铁铝尖晶石的加入量在10%时,制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出:以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。
2.3 产品的性能
2.3.1 结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中,同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒,与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石,这一活化效应使制品在烧成或使用过程中,内部形成大量的微裂纹,重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行,使得MgO-FeAl2O4耐
火材料在整个高温使用过程中,可以形成大量的微裂纹,这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。
2.3.2 强度高。从制品显微结构可以看出:制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶,结构非常均匀致密,晶粒发育良好,颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接,结合良好,明显的提高了砖的密度和高温强度。
2.3.3 具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中,制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物,该矿物具有一定的粘度,可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面,形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块,用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4,压制成Φ30×10mm圆饼,把圆饼放在两个样块中间,放入电炉内加热,温度升到1500℃,保温3小时,冷却后测其抗折强度,二者基本相同。由此可见,新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。
2.4 产品的应用
新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来,通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用,寿命周期均达到12个月以上,受到用户认可。
3 结论
关于专题型论文摘要怎么写,欢迎阅读浏览。
论文摘要是对整篇论文的简单总结,那么专题论文摘要应该怎么写呢?敬业论文论文写作给大家整理了一份专题论文摘要写作的文章,提供一些论文写作方面的参考,欢迎查看。
一、结构格式及示例
一般地说,摘要的内容包括研究目的、对象、方法、结果、结论和应用范围等,但具体的结构格式应根据论文的类型及其具体内容进行选择确定,灵活运用,不能套用一种固定不变的模式。
1.研究报告型专题论文
针对研究领域中某学科、专题、问题等的研究报告型专题论文,在科技期刊所刊载的文章中占有绝对的数量优势,是科技期刊的主要组成部分。这类论文摘要的结构格式应为:某学科(或专题、问题等)的研究结果表明(或证明了)什么(即论文的结论),是采用什么方法进行研究的,得到了哪些与他人不同的具体的研究成果。研究报告型专题论文的摘要如例1.
例1
题名:护理期刊论文出版时滞的探讨
摘要:为了解护理期刊论文出版时滞,采用宋忠生提出的期刊出版时滞计算方法,对5种护理期刊1998年发表的2030篇论文出版时滞进行了统计和分析。结果显示:护理期刊论文发表周期最长931(31个月),最短6d;年均均散度最长13.63个月,最短5.16个月。时滞最长的是《中华护理杂志》,其次为《山西护理杂志》,最短的是《实用护理杂志》。《中华护理杂志》时滞长的原因是知名度高、来稿多、采用量大于载文量、退修量大、刊文量低。建议建立审稿专家库,选择适当的审稿人、缩短审核时间,增加刊期或页码,缩小字号增加出刊率,对不用稿件尽快退稿以利于稿件的分流、培养作者群。
2.综述型专题论文
在综合分析和评价已发表过的资料的基础上,提出该涉及专题在特定时期内发展演变的规律和趋势的综述型专题论文,其摘要的结构格式及写作内容应为:某学科(或某专题、某领域)的综述结果表明了什么,其过去、现在的发展状况及其动态情况,还存在什么问题尚待解决,建议今后的研究方向。综述型专题论文的摘要如例2.
例2
题名:文献计量学应用于医学信息研究
摘要:总结和回顾了文献计量学在我国医学信息领域应用以来的研究概况和主要成果,分析了过去研究中存在的问题,对今后的发展提出了建议。
3.论证型专题论文
对基础性和应用技术性学科命题进行描述和讨论的论证型专题论文来说,其摘要的结构格式应为:某命题(如公理、定理、定律、原理、原则、假说、方案等)的论证结果解决了(或支持、表明、说明了)什么问题(或假说、命题等),该命题适用于哪些范围,使用的条件是什么等等。论证型专题论文的摘要如例3.
例3
题名:BOD5与COD相关机理的探讨
摘要:根据生化理论,探讨了BOD5与COD的相关机理,并推导出反映两者相互关系的数学模型。该模型表明BOD5与COD呈线性相关。文中还推导出可以作为评价废水可生化性的基本公式。根据苏州河实测资料建立了不同断面的一系列BOD5与COD的关系式,相关系数平均为0.86;通过多条回归线的比较(即统计检验),说明回归方程组是稳定的,可用同一公式描述整条河流的BOD5与COD的关系。研究结果表明,对于一般含溶解性有机物的废水,其BOD5与COD之间存在良好的相关性。
4.发现、发明型专题论文
叙述科技领域某一发现或发明的专题论文,其摘要的结构格式及其写作内容应为:某事物的发现或发明表明了什么,以及其现象、本质、特征及运动规律,或者其性能、特点、原理及应用条件、范围、前景等等。发现、发明型专题论文的摘要如例4.
例4
题名:科举制对西方考试制度影响新探
摘要:在以往中外学者研究的基础上,介绍新发现的近50种1870年以前记载有关中国科举的西方文献,指出到19世纪中叶,中国的科举考试制度已为欧洲知识界普遍知晓。史料明确说明英美等国建立的文官考试制度曾受到科举制的启示和影响,科举西传说可以确立。科举制的“公平竞争、平等择优”原则是其被西方借鉴的根本原因。科举考试西传欧美是中国对世界文明进程的一大贡献。
5.计算型专题论文
讨论不同类型(包括不同边值或初值条件)数学物理方程的数值计算的计算型专题论文,往往是计算机软件开发的基础,其摘要的结构格式及写作内容应为:某式子的讨论,或某方案的分析、计算或运算的数值、原理、方法与计算收敛性、稳定性、精确度等等。计算型专题论文的摘要如例5.
例5
题名:快速收敛的可行方向算法
摘要:用算例研究了尝试法计算中初始步长选取和收敛速度的关系,进而提出了一种新的步长确定法--约束近似法,避免了人为给定初始步长的缺陷。对比计算表明,此方法还可大幅度地提高可行方向法的收敛速度。
二、规范化的论文写作要求
1.忠实于原文
摘要的内容应该是概括地、不加解释地简要陈述论文研究的目的与对象特征、观点、方法以及最后得出的结论。因此,摘要必须客观、如实地反映全文的内容,切忌空泛议论、模棱两可,或是对研究工作本身之优劣进行自我评述;不可加进原文内容以外的解释或评论,也不应与论文的引言或结论雷同。
2.用第三人称
作为一种可供阅读和检索的独立使用的文体,摘要只宜用第三人称而不用其他人称来写。有的摘要中出现了“我们”、“笔者”作主语的句子,一般讲,这会减弱摘要表述的客观性;不少摘要中还以“本文”作句子的主语,这在人称上倒是可以,但有时逻辑上讲不通。例如:
摘要:本文对铸铁的抗汽蚀性能及其关联因素进行了实验研究,认为石墨是铸铁汽蚀的破坏源……
这个句子用“本文”作主语,在逻辑上讲不通,因为“进行实验研究”和“认为…”的施动者是论文的作者,而不是“本文”.与此类似的错误写法还有“本文对……进行了调查”,“本文提出了……方法等,其中的”本文“都应删去。而”本文介绍了…“,”本文报道了…“中的”本文“作主语,从语法和逻辑上看都是对的,但是按GB6447-86的要求,”本文“亦应删去。实际上,以上的”本文“删去之后,原来的句子成了泛指句(一种无主语句),读者在阅读时若需要,可以自行补充出主语--或者是”本文“,或者是”本文作者“.
3.简洁明了
摘要是对全文核心内容的高度归纳和概括,篇幅要求较短(视摘要的类型而定,一般要求50~300字)。因此,为了使有限的篇幅能够容纳最多的信息,应开门见山、突出重点地叙述论文中定性或定量的信息。除了要求措词确切外,还应特别注意表达句子的精炼和简洁。
4.章法、文法规范
摘要应独立成章,结构紧凑,一气呵成,不分或少分段落。对众所周知的国家、机构、专用术语等尽量用简称和缩写。对第一次出现的生僻缩略语应该用括号注释。除了实在无法变通以外,一般不出现插图、表格、参考文献序号,以及数学公式和化学结构式。