本文關(guān)鍵詞：基于沙漠紅柳的木質(zhì)陶瓷制備工藝與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多孔陶瓷由于其高孔隙率、大的比表面積、耐酸堿腐蝕、吸聲、電磁屏蔽等特點(diǎn),在多個(gè)領(lǐng)域都有著十分廣闊的應(yīng)用。隨著對(duì)多孔材料性能的深入研究,內(nèi)部具有不同孔道尺寸結(jié)構(gòu)的分級(jí)多孔陶瓷,往往具有傳統(tǒng)的多孔材料所不具備的性能,但傳統(tǒng)的方法制備的多孔陶瓷,孔道結(jié)構(gòu)和尺寸往往非常單一,已無法滿足先進(jìn)對(duì)于對(duì)孔陶瓷性能的研究�？蒲泄ぷ髡邆儼l(fā)現(xiàn)木材內(nèi)部天然具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸不一的分級(jí)孔道結(jié)構(gòu),這為學(xué)者們制備具有分級(jí)多孔材料提供了新思路,即對(duì)木材進(jìn)行高溫?zé)Y(jié),從而獲得具有木材空間孔道結(jié)構(gòu)的木質(zhì)陶瓷。本文從仿生結(jié)構(gòu)的角度出發(fā),選取了在沙漠地區(qū)生長的沙漠紅柳作為研究對(duì)象,這是由于沙漠地氣候干旱,風(fēng)沙嚴(yán)重,沙漠紅柳為了適應(yīng)這一生存條件,進(jìn)化出了優(yōu)異的儲(chǔ)水性能與力學(xué)性能,而這些都將直接影響燒結(jié)所得木質(zhì)陶瓷的性能。本文使用體視顯微鏡及掃描電子顯微鏡對(duì)沙漠紅柳橫切面及弦切面的孔道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察,獲得了紅柳內(nèi)部空間孔道結(jié)構(gòu)的尺寸及分布規(guī)律。利用排水法對(duì)沙漠紅柳木材的孔隙率進(jìn)行了測定,發(fā)現(xiàn)紅柳木材內(nèi)部的孔隙率約為50%,并使用萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)沙漠紅柳木材和垂柳木材的抗彎強(qiáng)度進(jìn)行了測試,發(fā)現(xiàn)紅柳木材的抗彎強(qiáng)度明顯大于垂柳。本文采用一步燒結(jié)法,經(jīng)預(yù)處理、真空浸漬正硅酸乙酯前驅(qū)體溶液、高溫?zé)Y(jié)三個(gè)步驟,基于沙漠紅柳燒結(jié)了內(nèi)部含有SiC的木質(zhì)陶瓷。預(yù)處理是為了清除木材孔道內(nèi)部的雜質(zhì),使得木材更易于浸漬正硅酸乙酯前驅(qū)體溶液,通過對(duì)紅柳木材處理前后接觸角的測量,發(fā)現(xiàn)預(yù)處理后紅柳木材的浸漬性明顯提高。浸漬正硅酸乙酯前驅(qū)體溶液,是利用正硅酸乙酯前驅(qū)體溶液的水解反應(yīng),在紅柳木材內(nèi)部生成SiO2。通過對(duì)紅柳木材進(jìn)行熱失重分析,確定了紅柳木材的炭化過程,進(jìn)而制定燒結(jié)溫度。利用正交試驗(yàn),對(duì)預(yù)處理時(shí)堿溶液的濃度、預(yù)處理時(shí)間、正硅酸乙酯前驅(qū)體溶液濃度進(jìn)行了優(yōu)化,當(dāng)預(yù)處理過程中稀的堿溶液的濃度為0.2mol/L,預(yù)處理的時(shí)間為360min,真空浸漬時(shí)所使用的正硅酸乙酯前驅(qū)體溶液中0.1mol/L的稀鹽酸與正硅酸乙酯的體積比為2:1時(shí),沙漠紅柳木材試樣的浸漬效率是最高的。本文利用掃描電鏡分析了木質(zhì)陶瓷的形貌結(jié)構(gòu),木質(zhì)陶瓷基本成功復(fù)制了沙漠紅柳木材的內(nèi)部空間孔道結(jié)構(gòu),但木質(zhì)陶瓷出現(xiàn)了一定程度的開裂。通過計(jì)算木質(zhì)陶瓷的得炭率,分析了溫度對(duì)木質(zhì)陶瓷得炭率的影響。通過XRD對(duì)木質(zhì)陶瓷成分的檢測,分析了溫度對(duì)木質(zhì)陶瓷內(nèi)部成分的影響。通過排水法計(jì)算了木質(zhì)陶瓷的孔隙率,分析了溫度對(duì)木質(zhì)陶瓷孔隙率的影響。通過萬能試驗(yàn)機(jī)測試了木質(zhì)陶瓷的彎曲強(qiáng)度,分析了溫度對(duì)木質(zhì)陶瓷彎曲強(qiáng)度的影響。通過酸堿腐蝕后紅柳木材與木質(zhì)陶瓷的失重率,發(fā)現(xiàn)燒結(jié)后的木質(zhì)陶瓷耐酸堿腐蝕性明顯提高。本文使用國際上較為前沿的無損三維測試儀器——X射線三維顯微鏡,對(duì)沙漠紅柳木材本身及以在1650℃下燒結(jié)成功的木質(zhì)陶瓷的內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,并嘗試分析其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征、碳化硅陶瓷分布規(guī)律。旨在為今后的多孔陶瓷研究提供一種新的測試方法。
【關(guān)鍵詞】：沙漠紅柳 木質(zhì)陶瓷 多孔陶瓷 仿生學(xué)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 選題背景與意義13-14
• 1.2 傳統(tǒng)的多孔陶瓷的制備方法14-17
• 1.2.1 機(jī)械成型法14
• 1.2.2 機(jī)械攪拌法14-15
• 1.2.3 顆粒堆積法15
• 1.2.4 發(fā)泡法15-16
• 1.2.5 有機(jī)泡沫燒結(jié)法16
• 1.2.6 化學(xué)氣相沉積法16-17
• 1.2.7 凍干法17
• 1.2.8 溶膠-凝膠法17
• 1.3 木質(zhì)陶瓷的制備17-20
• 1.3.1 木質(zhì)材料的選擇18-19
• 1.3.2 浸漬物的選擇19
• 1.3.3 影響木質(zhì)陶瓷性能的因素19-20
• 1.4 主要研究內(nèi)容20-21
• 第2章 沙漠紅柳的生態(tài)學(xué)特性及內(nèi)部結(jié)構(gòu)21-39
• 2.1 前言21
• 2.2 紅柳的植物學(xué)分類21-22
• 2.3 紅柳的地理分布22-23
• 2.4 沙漠紅柳的優(yōu)異特性23-24
• 2.4.1 沙漠紅柳的耐旱性23-24
• 2.4.2 沙漠紅柳的耐風(fēng)沙沖蝕性24
• 2.5 沙漠紅柳孔道形態(tài)結(jié)構(gòu)研究24-30
• 2.5.1 試驗(yàn)設(shè)備25-26
• 2.5.2 沙漠紅柳木材的切面26
• 2.5.3 沙漠紅柳木材橫切面的形態(tài)結(jié)構(gòu)26-28
• 2.5.4 沙漠紅柳木材弦切面的形態(tài)結(jié)構(gòu)28-30
• 2.6 沙漠紅柳木材的氣孔率測定30-33
• 2.6.1 阿基米德排水法測沙漠紅柳木材孔隙率的原理31
• 2.6.2 沙漠紅柳木材的孔隙率測定31-33
• 2.7 沙漠紅柳木材的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)33-36
• 2.7.1 試驗(yàn)儀器33-34
• 2.7.2 木材試樣的制備34-35
• 2.7.3 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)過程及結(jié)果討論35-36
• 2.8 本章小結(jié)36-39
• 第3章 木質(zhì)陶瓷的制備工藝研究39-57
• 3.1 前言39
• 3.2 木質(zhì)陶瓷的制備工藝流程39-40
• 3.3 試驗(yàn)材料40-43
• 3.4 試驗(yàn)原理43-53
• 3.4.1 預(yù)處理的原理43-45
• 3.4.2 真空浸漬正硅酸乙酯前驅(qū)體溶液的原理45-47
• 3.4.3 高溫?zé)Y(jié)的原理47-49
• 3.4.4 試驗(yàn)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)49-53
• 3.5 試驗(yàn)方法53-55
• 3.5.1 沙漠紅柳木材的預(yù)處理53-54
• 3.5.2 正硅酸乙酯的浸漬54-55
• 3.5.3 高溫?zé)Y(jié)55
• 3.6 本章小結(jié)55-57
• 第4章 木質(zhì)陶瓷的性能表征57-71
• 4.1 前言57
• 4.2 木質(zhì)陶瓷的得炭率分析57-58
• 4.3 木質(zhì)陶瓷的陶瓷化程度的XRD分析58-61
• 4.3.1 試驗(yàn)儀器58-59
• 4.3.2 試驗(yàn)材料59
• 4.3.3 木質(zhì)陶瓷的XRD分析59-61
• 4.4 木質(zhì)陶瓷的SEM分析61-63
• 4.4.1 木質(zhì)陶瓷橫切面的形態(tài)結(jié)構(gòu)61-62
• 4.4.2 木質(zhì)陶瓷弦切面的形態(tài)結(jié)構(gòu)62-63
• 4.5 木質(zhì)陶瓷的孔隙率分析63-64
• 4.6 木質(zhì)陶瓷的彎曲強(qiáng)度分析64-66
• 4.7 木質(zhì)陶瓷的耐酸堿腐蝕性分析66-68
• 4.8 本章小結(jié)68-71
• 第5章 木質(zhì)陶瓷的X射線三維掃描分析71-83
• 5.1 前言71
• 5.2 X射線三維顯微技術(shù)介紹71-73
• 5.3 X射線三維顯微掃描試驗(yàn)73-75
• 5.3.1 試驗(yàn)儀器73-74
• 5.3.2 試驗(yàn)樣品74-75
• 5.3.3 試驗(yàn)步驟75
• 5.4 X射線三維顯微掃描圖像分析75-78
• 5.4.1 X射線三維顯微掃描切片的弦切面分析76-77
• 5.4.2 X射線三維顯微掃描切片的橫切面分析77
• 5.4.3 基于灰度分割的碳化硅陶瓷三維展示77-78
• 5.5 基于最大球算法的孔道結(jié)構(gòu)分析78-81
• 5.5.1 應(yīng)用最大球算法的處理過程78-79
• 5.5.2 最大球算法的結(jié)果及討論79-81
• 5.6 本章小結(jié)81-83
• 第6章 結(jié)論與展望83-87
• 6.1 結(jié)論83-84
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)84-85
• 6.3 展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-93
• 導(dǎo)師及作者簡介93-95
• 致謝95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：459300