无机合成13-2

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1、思考题¾什么是微重力环境？微重力实验系统主要有哪几种类型？¾什么是超重力？超重力方法合成纳米材料的工作原理是什么？第5章现代无机合成方法六、光化学合成方法七、电化学合成方法八、等离子体合成方法九、微重力与超重力合成方法十、无机材料仿生合成方法第九节微重力与超重力合成方法9.1微重力及其特点9.2微重力实验系统9.3微重力技术在无机合成中的应用9.4超重力技术理论基础及应用9.5超重力技术在合成纳米材料中的应用第九节微重力与超重力合成方法9.1微重力及其特点微重力的定义：所谓微重力是指重力减少到地球表面重力百万分之一时的重力场。即g=10-6g0但目前微重力的

2、概念已延拓，通常把g<10-2g的重0力环境均称为微重力环境。第九节微重力与超重力合成方法9.1微重力及其特点微重力环境的特点：¢在微重力环境中，浮力引起的对流消失或大大减弱，使过程控制和分析可以大大简化。¢在微重力环境中，沉淀或沉降消失，可使多组分液体有限或无限地保持悬浮。¢在微重力环境下静压力消失，可使液体外形受控于表面张力，使悬浮区明显扩展。¢在微重力环境下可以进行无容器加工，有利于准确测量材料物理性质及加工超纯材料。第九节微重力与超重力合成方法9.2微重力实验系统落塔落井（落管）微重力实验系统地面模拟系统失重飞机高空气球探空火箭返回式卫星航天飞机轨道

3、实验系统载人飞船太空实验室空间站第九节微重力与超重力合成方法9.3微重力技术在无机合成中的应用在地面上材料加工中，流体中的温度和浓度不均匀要产生浮力对流，从而影响材料加工质量。微重力环境中浮力对流和密度分层都极大地减弱，为研究晶体生长和材料加工提供了极好的条件，可以更好地研究相变界面的成核与凝固过程及流体（熔体、溶液或气体）中各种场（温度、浓度、流动等）变化之间的关系。微重力环境可以更好地研究晶体生长和材料加工机理，可以加工出比地面质量更好的材料。并且空间材料科学的研究成果还有助于改进地面的加工过程。第九节微重力与超重力合成方法9.3微重力技术在无机合成中的

4、应用微重力环境下玻璃的熔化技术：¢在微重力环境下，玻璃熔体悬浮于空间，不与容器壁接触（即无容器熔融），不会带入杂质，只要玻璃足够纯，就可以熔制出高纯度玻璃。¢在微重力环境下，玻璃熔体悬浮于空间，不会发生异相成核，降低了析晶倾向。¢无容器熔融可以不必考虑容器的耐高温问题，熔化温度不受限制，只要加热源能够满足要求，就能熔化出高熔点玻璃。¢在微重力环境下不存在重力对流，熔体中质点运动仅靠扩散和表面张力差，因此可以熔制出透光率或折射率分布均匀的光学功能玻璃。¢在没有静压力状态下，不会因自重造成液体变形，玻璃的自然成形主要受表面张力或界面张力支配，能够制出非常圆滑的玻

5、璃圆球。第九节微重力与超重力合成方法9.3微重力技术在无机合成中的应用微重力环境下专用熔化装置：ò声悬浮熔化炉：利用麦克风等发出的声波控制样品位置。声波的波形为驻波，样品悬浮在波谷，传播声波的媒体为惰性气体。炉内加热方式为均热炉、聚焦炉、激光等。ò电磁悬浮熔化炉：利用电磁场效应控制样品位置。将样品放入金属丝制线圈中，给线圈通电，产生磁场，利用磁场力将悬浮样品定位。炉内加热方式为激光照射。ò静电悬浮熔化炉：利用静电斥力控制样品位置。样品放在电极之间的静电场内，利用静电斥力的作用将悬浮着的样品定位。炉内加热方式为激光照射。第九节微重力与超重力合成方法9.3微重力

6、技术在无机合成中的应用沸石分子筛晶体的空间生长：沸石晶体是应用领域最广的分子筛材料，因此长期以来人们几乎把“沸石”一词等同于分子筛。沸石晶体不仅可应用于催化、吸附、分离等过程，还可用于微型激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域。因此沸石分子筛材料的合成和晶体生长引起科学界和工业部门越来越浓厚的研究兴趣。但由于在地面上难以生长出较大尺度的沸石晶体，因而自20世纪80年代以来，沸石晶体的合成已成为空间材料科学的研究热点之一。前苏联PHOTO返回卫星实验、欧洲和日本CASIMIR飞行实验、欧洲EURECA空间飞行平台实验、美国STS航天飞机实验、国际空间站(I

7、SS)实验等完成了多次沸石晶体生长试验。第九节微重力与超重力合成方法9.3微重力技术在无机合成中的应用沸石分子筛晶体的空间生长：第九节微重力与超重力合成方法9.3微重力技术在无机合成中的应用沸石分子筛晶体的空间生长：第九节微重力与超重力合成方法9.3微重力技术在无机合成中的应用沸石分子筛晶体的空间生长：第九节微重力与超重力合成方法9.4超重力技术理论基础及应用超重力及超重力技术：超重力：指在远大于地球重力加速度的环境下，物质所受到的力。超重力场：物质所处的这种远大于重力场的环境称之为超重力场。超重力技术：利用超重力科学原理而产生的应用技术称为超重力技术。第九

8、节微重力与超重力合成方法9.4超重力技术理论基础及应