鎢業新聞鎢合金屏蔽材料應用於碳-14醫療領域
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- 分類：鎢的知識
- 發佈於：2015-12-21, 週一 18:34
自然界中存在的碳元素有三種同位素，包括穩定同位素碳-12，碳-13和具有放射性的同位素碳-14。碳-14是透過宇宙射線撞擊空氣中的碳-12原子所產生，其半衰期約為5730年，衰變方式為β衰變，碳-14原子轉變為氮原子。碳同位素技術在地質學、環境學、海洋學、氣象學以及植物學等領域均得到了廣泛的應用。
碳-14標記化合物在醫學的應用在於診斷患者的體內及體外病癥，除了該實際應用外還廣泛用於病理的研究，以及用於體外診斷的競爭放射性分析。體外診斷的競爭放射性分析是壹種微量分析技術，它的特異性強，靈敏度高，且準確性和精密性好，因此可以在早期發現許多潛伏的疾病，能夠有效地預先防治疾病。以碳-14呼氣檢測儀是新壹代的檢測幽門螺旋桿菌的儀器，患者只需要吹氣5分鐘，且不會出現其他任何不適，即可進行檢測。這種呼氣試驗檢測儀使眾多的高血壓、心臟病及對胃鏡過敏的患者，成功地避免了做胃鏡時所出現的不適感，也是目前比較理想的理想檢測方法之壹。但是由於碳-14是具有放射性的同位素元素，因此該檢測儀不可避免地會存在輻射，這將制約該檢測儀的適用性（如孕婦等人將不適宜使用該檢測儀）。鎢合金由於其良好的高密度及環保特性壹直深受人們的歡迎，也是制作屏蔽材料的首選。將鎢合金屏蔽材料應用於碳-14呼氣檢測儀，可以較好地屏蔽該檢測儀的輻射、使得其適用範圍擴大，真正發揮其效用。
同時碳-14標記化合物作為靈敏的示蹤劑，也具有非常廣泛的應用前景。而隨著科研技術的發展碳-14也逐步應用到了生物材料，生物產品，可再生能源等新技術行業，這也意味著以鎢合金為主導的屏蔽材料也將伴隨著碳-14的發展逐步深化和應用。
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鎢合金屏蔽材料可屏蔽放射性同位素元素Ⅱ
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- 發佈於：2015-12-21, 週一 18:30
簡單介紹壹下目前常用的三種放射性同位素元素：
1、碘-131
碘-131是元素碘的壹種放射性同位素，是核裂變的產物，也是人為產生的。它是β衰變核素，主要發射99%的β射線和 1%的γ射線。主要用於核醫學中治療甲狀腺疾病和檢查甲狀腺功能等。而針對其存在的輻射，在治療時可以采用壹定厚度的鎢合金屏蔽即可。
2、銫-137
銫-137是在1945年第壹顆原子彈爆炸後才產生的新元素，即由核彈、核武器試驗以及核反應堆內裂變產生的衍生物之壹，它釋放的是γ射線。銫-137是壹個高輻射的放射源，其對人體健康的影響隨著輻射強度和劑量的增大而增大。若長期受到銫-137的大劑量照射，甚至會導致死亡。由於鎢合金對γ射線有著很好的屏蔽功能，因此在對銫-137的屏蔽應用上效果也十分顯著。
3、鈷-60
鈷-60為金屬元素鈷的放射性同位素之壹，屬於高毒性核素。它能透過β衰變放出能量高達315KeV的高速電子成為鎳-60，同時釋放出兩束的γ射線，其半衰期為5.272年。鈷-60常常以放射源的形式為人們所應用，因此對於鈷-60的屏蔽主要在於屏蔽放射源。將鈷-60密閉保存在鎢合金屏蔽容器（如圖）中即可達到屏蔽的目的。
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鎢合金屏蔽材料可屏蔽放射性同位素元素Ⅰ
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- 發佈於：2015-12-21, 週一 18:27
化學元素存在著相對原子質量和放射性不同而其他物理化學性質相同的變種，這些變種應處於周期表的同壹位置上，稱做同位素。而放射性同位素是指存在放射性的同位素元素，每壹種元素都有放射性同位素，但不是每壹種同位素都具有放射性。有些放射性同位素是自然界中存在的，有些則是人為產生的。由於同位素具有輻射性，若長時間處於同位素的環境下就會對人體產生傷害。但是利用鎢合金屏蔽材料就可以對放射性同位素元素產生良好的屏蔽效能，這是由於鎢合金的密度大，而高密度的材料可以對輻射起到很好的吸收作用。
我國放射性同位素的生產和輻射技術的應用始於五十年代，而隨著放射性同位素和輻射技術的廣泛應用，放射性同位素生產、運輸的數量和品種逐年增加。目前利用同位素生產的產品諸如放射性藥物、各種放射源、氫-3、碳-14等標記化合物、放化制劑和放射免疫分析用的各種試劑盒和穩定同位素及其標記化合物等等。這也意味著對於會產生放射性物質的同位素實施屏蔽將成為生產過程中不可或缺的壹環。
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鎢合金屏蔽材料在iPad中的應用
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- 發佈於：2015-12-21, 週一 18:24
iPad的風靡在為全球使用者帶來便利的同時也帶來了潛藏的安全隱患---電磁輻射。現今對於不少家庭來說可謂是人手壹部iPad，有些學校為了改變傳統的課堂教學模式，在引入多媒體教學模式的同時，也將iPad引進課堂，開啟了壹股新的風潮。許多人都知道電子產品是有輻射的，隨著使用時間的持久和電子產品的增多，輻射也越來越強，因此必然會對人們的身體健康造成傷害。長時間暴露在電磁輻射下，會出現偏頭痛、疲勞、失眠等多種癥狀。而在這個現代化的社會中，人們壹直處於各種無線電通信的電磁輻射的包圍之中，輻射是不可避免，然而可以通過壹些有效的方式來減弱輻射的程度。
傳統的金屬類屏蔽材料屏蔽阻擋電磁輻射是壹種有效的防護電磁輻射的措施。主要是指利用屏蔽材料將元部件，電路，組合件，電纜或整個系統的電磁輻射源等包圍起來，將各空間區域之間進行金屬的隔離，以控制電場。這種金屬類屏蔽材料主要是由鐵、銀、銅、鋁以及鎳等材料制成。但這些金屬材料都有各自存在的不足和缺陷，而利用鎢合金屏蔽材料制作iPad屏蔽殼既可以較好地解決電磁輻射的問題，由於鎢合金具有無磁性、耐磨、良好的延展性和高密度等等的特性，也起到了環保的作用，符合當代人們環保的觀念。鎢合金屏蔽材料相對於其他金屬材料來說，鎢合金也更為環保，不會在使用的過程中產生其他的問題。
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為什麼摻雜三氧化鎢陶瓷
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- 發佈於：2015-12-21, 週一 18:02
三氧化鎢為一種常用的金屬陶瓷，金屬陶瓷具有密度小、硬度高、耐磨、導熱性好，兼有陶瓷和金屬的優點，金屬陶瓷既具有金屬的韌性、高導熱性和良好的熱穩定性，又具有陶瓷的耐高溫 、耐腐蝕和耐磨損等特性。三氧化鎢陶瓷不僅具有一般金屬陶瓷的特性還具有壓敏特性，研究者為了提高三氧化鎢陶瓷的壓敏特性，一般會選擇摻雜的方式，合適的添加摻雜物對陶瓷優良壓敏特性的形成起了關鍵的作用。一般情況會下壓敏陶瓷中添加摻雜元素主要要以下三個目的：
（1）三氧化鎢陶瓷燒結性能差，摻雜的方式能改變三氧化鎢陶瓷燒結性能，達到助燒結目的，沒有摻雜燒結三氧化鎢陶瓷不能緻密化。例如，低熔點金屬氧化鎢能在三氧化鎢陶瓷燒結的過程中形成液相來促進三氧化鎢陶瓷的緻密化。（2）三氧化鎢陶瓷之所以存在壓敏特性，是因為晶粒內部與外表面存在不同的缺陷，使得內外電阻率不同，通過控制摻雜元素的種類、摻雜量等間接控制缺陷的種類與分佈，缺陷對壓敏特性其至關重要。（4）摻雜元素能控制晶粒生長的情況，調節壓敏電壓大小。Bi、Co、Sb和Pr等過渡金屬是能顯著地改善陶瓷結燒性能與壓敏性能的摻雜元素。
摻雜Bi2O3和Pr6O11可以有效地提高三氧化鎢的燒結性能但是為了能獲得高緻密性以及壓敏特性優良的三氧化鎢陶瓷，需要在其基礎上，進一步尋找合適的摻雜元素來提高三氧化鎢陶瓷的壓敏特性。
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三氧化鎢陶瓷壓敏特性2/2
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- 發佈於：2015-12-21, 週一 18:00
三氧化鎢陶瓷壓敏特性明顯不同于傳統的壓敏陶瓷（如ZnO與SnO2基陶瓷），傳統壓敏陶瓷之所以產生壓敏行為是由晶界摻雜的元素作用形成勢壘。而三氧化鎢陶瓷的壓敏行為可解釋為：晶粒表面發生氧化作用形成勢壘。這種勢壘主要起源於燒結陶瓷過程中晶粒內部與表面熱處理後溫度下降時間與氧含量情況不同造成晶粒表面與內部存在不同的缺陷，使得晶粒表面與晶粒內部形成巨大的電阻值差異。因此三氧化鎢陶瓷晶粒表面與內部形成一個結，外加電場時，電子穿過該結時會形成勢壘，導致三氧化鎢陶瓷出現壓敏行為。
當三氧化鎢陶瓷經過高溫淬火，晶粒的內部與外表面的缺陷受熱後會被迅速降溫，此時可以認為晶粒內外部缺陷與高溫時差別不大，所以三氧化鎢陶瓷電阻率極低卻不存在壓敏行為。在氮氣中對三氧化鎢陶瓷進行熱處理也能使其無壓敏行為，三氧化鎢陶瓷內外缺陷主要是由於與氧氣發生氧化反應而形成。在氮氣中熱處理缺失氧氣，無法發生氧化反應，晶粒表面與內部電子值差異小；而在空氣或氧氣中熱處理的三氧化鎢陶瓷，晶粒表面發生氧化反應形成高阻抗，三氧化鎢陶瓷具有壓敏特性。正是由於三氧化鎢晶粒內外巨大的電阻值差異，在晶界中形成電子勢壘，所以三氧化鎢陶瓷才具有非線性（壓敏特性）。
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三氧化鎢陶瓷壓敏特性1/2
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- 發佈於：2015-12-21, 週一 17:57
三氧化鎢陶瓷是一種具有低的壓敏電壓、良好的介電特性以及較低的介電損耗的低壓壓敏材料，同時也因為其具有簡單的化學組成成分和微觀結構，被作為理想的壓敏特性材料而受到關注。早在1994年的時候三氧化鎢陶瓷的壓敏特性就被Makarov等人發現，但是三氧化鎢陶瓷的電學穩定性沒有得到改善，壓敏係數也低於傳統摻雜的ZnO與SnO2基的壓敏陶瓷，因此三氧化鎢陶瓷想要得到廣泛的應用，其壓敏特性還必須進行一步的改善。從此以後研究者為了提高其壓敏特性，展開大量的研究工作，其中最為重要的方式為通過摻雜其他元素來提高其壓敏特性。
經過Markaov以及羊新勝等許多研究者做了相關實驗與研究發現：使用多種稀土元素來作為摻雜元素，無法明顯地改善三氧化鎢陶瓷的壓敏特性和電學穩定性，後來早期的研究者得出了：摻雜對三氧化鎢陶壓敏特性無明顯改善。但是卻有些研究表明：摻雜Sb2O3、Mn2O3、Cr2O3這些過渡金屬氧化物，能使ZnO與SnO2基的壓敏陶瓷得壓敏性能與緻密性得到改善，而在三氧化鎢陶瓷中摻雜以上元素後其壓敏特性卻無明顯作用。根據上述結果可以得出一種假設：ZnO與SnO2基的壓敏陶瓷與三氧化鎢陶瓷有著不同的壓敏機理？
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三氧化鎢電致變色與氣敏性應用2/2
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- 發佈於：2015-12-21, 週一 17:55
三氧化鎢作為電致變色顯示材料（EC display）。早期EC顯示的電子鐘和電子錶，其使用壽命與迴圈次數為主要的缺陷，通過採用三氧化鎢作為電致變色顯示材料可製備出迴圈次數可達到5百萬次，刷新時間為一秒以內的顯示器件，雖然氧化鎢作為電致變色顯示材料存在不能快速刷新的問題，但是三氧化鎢變色材料在仍在EC顯示上獲得應用。
如果增大氣敏材料與被探測氣體的有效接觸面積不僅能得到更高的靈敏度，而且更大的接觸面積具有更好的散熱，能減少工作溫度的變化，避免工作溫度變化過大影響氣敏材料的靈敏度。通過減少氣敏材料的晶粒尺寸，使晶粒納米化是增大氣敏材料的有效工作面積的主要方式之一，而納米級的三氧化鎢具有非常高的靈敏度，甚至在低溫情況下也具有較好的靈敏度。
同時研究者們也相繼發現了三氧化鎢對多種氣體，如臭氧與有機物揮發性氣體都具有良好的氣敏特性。
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三氧化鎢電致變色與氣敏性應用1/2
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- 發佈於：2015-12-21, 週一 17:51
三氧化鎢是一種金屬氧化物半導體材料，也是一種特殊的功能材料，經研究發現其因為其晶體結構的多樣性使三氧化鎢具有電致變色、氣致變色、光致變色、光學催化劑、氣敏材料等性能。本文將結合一些實例來說明三氧化鎢電致變色與氣敏性在生活中的應用。
三氧化鎢的電致變色性能，可在航太領域中作為航天器的熱塗層材料。三氧化鎢電致變色器件可通過改變外加電場的電壓方向改變離子的抽出與注入情況，器件中電致變色層的顏色也會相應發生改變，從而改變器件對光的反射率（透射率）。航天器中如果採用三氧化鎢電致變色器件作為熱塗層材料，能通過改變外加電場，控制熱塗層對紅外光線的反射率，從而控制裝置內的溫度。這種技術依靠的是運用材料自身的特性來調節塗層對紅外光線的反射率的大小，不需要很復發的電氣控制或者機械傳統部分，能使航天器的控溫系統具有輕品質、低能耗、可靠性高等特點。對於航天器上部分熱敏感器件可以採用直接覆蓋電致變色膜的方式來對其熱量實現更好的控制。三氧化鎢電致變色能通過對外加電場的改變來調節其對紅外光的反射率，同樣的道理，三氧化鎢還能製成紅外隱身塗層材料，實現飛機的紅外隱身。
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納米鎢銅合金電極的研究
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- 發佈於：2015-12-21, 週一 17:29
鎢粉和銅粉的粉末粒度以及均勻性在一定程度上會影響鎢銅合金電極的燒結效果，粉末粒度的減小會使得材料的各項綜合性能，如密度、硬度、導電導熱性得到極大的改善。傳統意義上的粉末冶金方法（Powder Metallurgy， PM），其採用金屬粉末（或金屬氧化物粉末）作為原料經壓制燒結工藝所得到的複合材料的粉末粒度大多較粗。而相比之下，納米鎢銅材料具有較高的表面能，在燒結的過程中原子的運動以高介面能為驅動力，使得介面中一些微小的孔隙發生進一步收縮，防止了孔隙的擴散。因此對納米鎢銅合金的研究有利於實現較低溫度下燒結緻密化的進行。
雖然納米鎢銅合金的製備工藝大體上看起來與傳統粉末冶金工藝相類似，也是分為制粉備料-壓制成型-燒結三個工藝流程，但是納米顆粒所具有的特殊性也使得納米鎢銅合金的製備與傳統方法間存在一定的區別。總的來說，目前較為常見且應用較多的納米鎢銅合金製備方法研究有溶膠-凝膠法（Sol-Gel）、機械合金化（Metal Alloying, MA）、機械-熱化學工藝合成以及霧化乾燥等。
機械合金化（Metal Alloying, MA）是採用高能球磨機，將一定配比的鎢銅混合粉末球磨較長的一段時間，可得到粒度接近於20nm-30nm顆粒度的納米粉末。再將製備好的納米粉末壓制生坯，在氫氣H2的氛圍下燒結一段時間，便可得到具有較高相對密度的納米鎢銅合金。
所謂的溶膠-凝膠法（Sol-Gel）是採用含高化學組分的化合物作為前軀體，在液相下將這些原料均勻混合、水解、縮合等反應，在溶液中形成穩定的透明溶膠體系溶膠經陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網路結構的凝膠，凝膠網路間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經過乾燥、燒結固化製備出分子乃至納米亞結構的材料。在目前的學術領域，已有研究人員通過此方法成功製備了高性能的鉬銅和鎢銅粉末，但是這種方法也存在一定的缺陷，如在氫氣還原的過程中難以控制雜質和水蒸氣的含量，而這些問題的存在將給後續的燒結工藝帶來一定的影響。
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