无机非金属材料制备中机械力化学效应的基础研究及表征技术

    陈上达

    摘要：在无机非金属材料的制备过程中，机械力化学效应极为明显，尤其是大量的固体物质本身结构的变化、混合物料等产生化学变化，给实际生产带来了诸多影响。机械力化学在材料研究领域是一种较为先进的制造方法，被各领域广泛应用，尤其是在无机非金属材料制备过程中的应用，已经取得了大量实践成果。本文从机械力化学的理论概念着手，分析该专业领域的基础作用机理与表征技术，以期对无机非金属材料制备过程的实践应用提供有利的理论依据。

    关键词：无机非金属材料；机械力化学效应；研究及表征技术

    前言：在无机非金属材料制备的各项环节中，会涉及到各类制备工艺与技术，令材料的制备工序及成果更为完善。机械力化学效应研究领域的进步，使得诸多材料的制备成效有了质的飞跃。不仅如此，表征技术的发展促进了机械力化学领域的深入研究，不仅提高了材料中能量供给的密度与频度，而且解决了多项实际生产问题。

    一、机械力化学效应的基础研究

    以往有关机械力化学效应的研究内容与成果较为丰富，很多专家、学者对于该领域中机械力化学专业的发展较为关注。就该领域的实际应用角度来看，理论研究对于实际生产带来诸多便利，改善了无机非金属材料制备中所存在的生产状况，有效提升了材料制备环节的整体质量。

    （一）机械力化学效应的概述

    机械力化学效应的基本原理是利用机械能量来诱发材料的化学反应，从而导致材料内部组织、结构与机能等性状产生变化，借由此项效应的机理，对实际的材料生产过程与生产技术进行合理改进。机械力化学不仅能使材料发生破裂、变形、改变体积形态等物理变化，而且能使材料物质随着体积和表面积的增减，而造成内部能量的转换效应，发生一系列化学反应，从而影响材料的物质结构。在无机非金属材料制备中，也利用了机械力化学效应及相关的表征技术，提升了材料制备的效能。

    （二）无机非金属材料制备过程中的机械力化学效应

    是根据物料的物理特性、料块的大小和所要求的细化程度来选择的。对于坚硬物料，应采用挤压、弯曲和劈裂；对于脆性物料，应采用冲击和劈裂；料块较大时，应采用劈裂和弯曲；料块较小或排料粒度要求很小时，则应采用冲击和研磨[1]。粉碎方法如果选择不当，就会出现粉碎困难或过度粉碎现象，两者都会增大粉碎过程中的能量消耗。

    二、无机非金属材料制备过程中所应用的表征技术

    材料表征技术的改进促进了机械力化学领域的研究，表征技术的发展对于无机非金属材料的制备过程带来有利的影响。

    （一）机械力化学效应的表征理论研究

    表征理论与技术的沿革经历了较长的发展时期，相关的理论研究围绕着四项主要内容展开，即透射电镜法、光子相关谱、比表面积法与X射线小角散射法等[2]。表征理论研究内容中的各类技术方法都有其局限性与优势特性。例如：光子相关谱法对于无机非金属的制备过程有一定帮助作用，在某一角度下所测散射光的强度和位相将取决于颗粒在光束中的位置，由于颗粒在液体中不断地作布朗运动，它们的位置随机变动，因而其散射光强度也随时间波动[3]。这样一来，就可以改良无机非金属材料的质地。

    （二）表征技术的发展

    随着各类材料制备过程的细化，新的表征技术不断涌现出来，填补了以往机械力化学研究领域的疏漏，扩大了实践规模。经过机械力化学效应对材料进行粉磨处理之后，其物质密度的变化也会根据物质材料本身的性质差异而产生不同的变化。所以，在针对特种材料的制备过程中就需要运用到表征原理及其技术。固体材料的表征技术所涉及的理论分支众多，包括有射线光电子能谱分析技术与固体材料的质谱分析技术等，在无机非金属材料的制备中，主要应用到以上两种理论和技术。其中，射线光电子能谱分析技术是一种较为直观的制备材料测定方式，尤其是对于纳米颗粒，不仅可以明显观察出物质的物理状态，而且能够根据材料成像的状态来估算出颗粒的厚度和表面积[4]。在实际的材料制备过程中，如若将物质颗粒进行包埋与切片处置，则可以利用该类表征技术对其内部结构实施深层分析，从而准确统计出该类物质的颗粒数目。另外，通过光电子的运用效应，将悬浮于液体表面的细微颗粒呈现出来，造成物质颗粒有规律的进行迁移。由于此项效应与技术的作用，为无机非金属材料制备提供了较为创新的生产思路。应用表征技术改善无机非金属材料制备的过程，提高了生产效率，提升了传统的材料制备水平。可见，将机械力化学效应的相关研究对于实际生产极为有益。

    结束语：

    在针对无机非金属材料制备领域所进行的研究中，很多该领域专家和学者对于机械力化学效应的理解仍处在理论层面，而对于指导实践而言，还需要将知识理论与技术做进一步拓展延伸。通过对无机非金属材料制备过程的探究，分析机械力化学效应对制造过程所造成的影响而知，需要提高材料中能量的利用率，改进传统的制备技术，同时，仍需加强表征理论的在无机非金属材料制备中的实践能效，从而完善表征技术，以此来提高材料的制备效率[5]。

    参考文献：

    [1]李竞先，黄康明，吴基球.无机非金属材料制备中机械力化学效应的基础研究及表征技术[J].硅酸盐学报，2010，12（06）：156-157.

    [2]许红娅，王芬，解宇星.机械力化学法合成无极材料的研究进展[J].华宏新型材料，2010，6（06）：112-113.

    [3]吴其胜，高树军，张少明，杨南如.机械力化学合成纳米晶PZT的研究[J].硅酸盐学报，2011，11（06）：144-145.

    [4]吴建其，卢迪芬.无极非金属材料粉磨中的机械力化学效应[J].材料导报，2010，10（05）：156-158.

    [5]帅英，张少明，路承杰.机械力化学研究进展及其展望[J].新技术新工艺，2010，12（06）：146-148.