钨合金屏蔽材料可屏蔽放射性同位素元素Ⅰ
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- 发布于 2015年12月21日 星期一 18:02
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化学元素存在着相对原子质量和放射性不同而其他物理化学性质相同的变种，这些变种应处于周期表的同一位置上，称做同位素。而放射性同位素是指存在放射性的同位素元素，每一种元素都有放射性同位素，但不是每一种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，有些则是人为产生的。由于同位素具有辐射性，若长时间处于同位素的环境下就会对人体产生伤害。但是利用钨合金屏蔽材料就可以对放射性同位素元素产生良好的屏蔽效能，这是由于钨合金的密度大，而高密度的材料可以对辐射起到很好的吸收作用。
我国放射性同位素的生产和辐射技术的应用始于五十年代，而随着放射性同位素和辐射技术的广泛应用，放射性同位素生产、运输的数量和品种逐年增加。目前利用同位素生产的产品诸如放射性药物、各种放射源、氢-3、碳-14等标记化合物、放化制剂和放射免疫分析用的各种试剂盒和稳定同位素及其标记化合物等等。这也意味着对于会产生放射性物质的同位素实施屏蔽将成为生产过程中不可或缺的一环。
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为什么掺杂三氧化钨陶瓷
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- 发布于 2015年12月21日 星期一 18:02
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三氧化钨为一种常用的金属陶瓷，金属陶瓷具有密度小、硬度高、耐磨、导热性好，兼有陶瓷和金属的优点，金属陶瓷既具有金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性，又具有陶瓷的耐高温 、耐腐蚀和耐磨损等特性。三氧化钨陶瓷不仅具有一般金属陶瓷的特性还具有压敏特性，研究者为了提高三氧化钨陶瓷的压敏特性，一般会选择掺杂的方式，合适的添加掺杂物对陶瓷优良压敏特性的形成起了关键的作用。一般情况会下压敏陶瓷中添加掺杂元素主要要以下三个目的：
（1）三氧化钨陶瓷烧结性能差，掺杂的方式能改变三氧化钨陶瓷烧结性能，达到助烧结目的，没有掺杂烧结三氧化钨陶瓷不能致密化。例如，低熔点金属氧化钨能在三氧化钨陶瓷烧结的过程中形成液相来促进三氧化钨陶瓷的致密化。（2）三氧化钨陶瓷之所以存在压敏特性，是因为晶粒内部与外表面存在不同的缺陷，使得内外电阻率不同，通过控制掺杂元素的种类、掺杂量等间接控制缺陷的种类与分布，缺陷对压敏特性其至关重要。（4）掺杂元素能控制晶粒生长的情况，调节压敏电压大小。Bi、Co、Sb和Pr等过渡金属是能显著地改善陶瓷结烧性能与压敏性能的掺杂元素。
掺杂Bi2O3和Pr6O11可以有效地提高三氧化钨的烧结性能但是为了能获得高致密性以及压敏特性优良的三氧化钨陶瓷，需要在其基础上，进一步寻找合适的掺杂元素来提高三氧化钨陶瓷的压敏特性。
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三氧化钨陶瓷压敏特性2/2
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- 发布于 2015年12月21日 星期一 18:00
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三氧化钨陶瓷压敏特性明显不同于传统的压敏陶瓷（如ZnO与SnO2基陶瓷），传统压敏陶瓷之所以产生压敏行为是由晶界掺杂的元素作用形成势垒。而三氧化钨陶瓷的压敏行为可解释为：晶粒表面发生氧化作用形成势垒。这种势垒主要起源于烧结陶瓷过程中晶粒内部与表面热处理后温度下降时间与氧含量情况不同造成晶粒表面与内部存在不同的缺陷，使得晶粒表面与晶粒内部形成巨大的电阻值差异。因此三氧化钨陶瓷晶粒表面与内部形成一个结，外加电场时，电子穿过该结时会形成势垒，导致三氧化钨陶瓷出现压敏行为。
当三氧化钨陶瓷经过高温淬火，晶粒的内部与外表面的缺陷受热后会被迅速降温，此时可以认为晶粒内外部缺陷与高温时差别不大，所以三氧化钨陶瓷电阻率极低却不存在压敏行为。在氮气中对三氧化钨陶瓷进行热处理也能使其无压敏行为，三氧化钨陶瓷内外缺陷主要是由于与氧气发生氧化反应而形成。在氮气中热处理缺失氧气，无法发生氧化反应，晶粒表面与内部电子值差异小；而在空气或氧气中热处理的三氧化钨陶瓷，晶粒表面发生氧化反应形成高阻抗，三氧化钨陶瓷具有压敏特性。正是由于三氧化钨晶粒内外巨大的电阻值差异，在晶界中形成电子势垒，所以三氧化钨陶瓷才具有非线性（压敏特性）。
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钨合金屏蔽材料在iPad中的应用
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- 发布于 2015年12月21日 星期一 17:58
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iPad的风靡在为全球使用者带来便利的同时也带来了潜藏的安全隐患---电磁辐射。现今对于不少家庭来说可谓是人手一部iPad，有些学校为了改变传统的课堂教学模式，在引入多媒体教学模式的同时，也将iPad引进课堂，开启了一股新的风潮。许多人都知道电子产品是有辐射的，随着使用时间的持久和电子产品的增多，辐射也越来越强，因此必然会对人们的身体健康造成伤害。长时间暴露在电磁辐射下，会出现偏头痛、疲劳、失眠等多种症状。而在这个现代化的社会中，人们一直处于各种无线电通信的电磁辐射的包围之中，辐射是不可避免，然而可以通过一些有效的方式来减弱辐射的程度。
传统的金属类屏蔽材料屏蔽阻挡电磁辐射是一种有效的防护电磁辐射的措施。主要是指利用屏蔽材料将元部件，电路，组合件，电缆或整个系统的电磁辐射源等包围起来，将各空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场。这种金属类屏蔽材料主要是由铁、银、铜、铝以及镍等材料制成。但这些金属材料都有各自存在的不足和缺陷，而利用钨合金屏蔽材料制作iPad屏蔽壳既可以较好地解决电磁辐射的问题，由于钨合金具有无磁性、耐磨、良好的延展性和高密度等等的特性，也起到了环保的作用，符合当代人们环保的观念。钨合金屏蔽材料相对于其他金属材料来说，钨合金也更为环保，不会在使用的过程中产生其他的问题。
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三氧化钨陶瓷压敏特性1/2
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- 发布于 2015年12月21日 星期一 17:57
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三氧化钨陶瓷是一种具有低的压敏电压、良好的介电特性以及较低的介电损耗的低压压敏材料，同时也因为其具有简单的化学组成成分和微观结构，被作为理想的压敏特性材料而受到关注。早在1994年的时候三氧化钨陶瓷的压敏特性就被Makarov等人发现，但是三氧化钨陶瓷的电学稳定性没有得到改善，压敏系数也低于传统掺杂的ZnO与SnO2基的压敏陶瓷，因此三氧化钨陶瓷想要得到广泛的应用，其压敏特性还必须进行一步的改善。从此以后研究者为了提高其压敏特性，展开大量的研究工作，其中最为重要的方式为通过掺杂其他元素来提高其压敏特性。
经过Markaov以及羊新胜等许多研究者做了相关实验与研究发现：使用多种稀土元素来作为掺杂元素，无法明显地改善三氧化钨陶瓷的压敏特性和电学稳定性，后来早期的研究者得出了：掺杂对三氧化钨陶压敏特性无明显改善。但是却有些研究表明：掺杂Sb2O3、Mn2O3、Cr2O3这些过渡金属氧化物，能使ZnO与SnO2基的压敏陶瓷得压敏性能与致密性得到改善，而在三氧化钨陶瓷中掺杂以上元素后其压敏特性却无明显作用。根据上述结果可以得出一种假设：ZnO与SnO2基的压敏陶瓷与三氧化钨陶瓷有着不同的压敏机理？
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三氧化钨电致变色与气敏性应用2/2
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- 发布于 2015年12月21日 星期一 17:55
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三氧化钨作为电致变色显示材料（EC display）。早期EC显示的电子钟和电子表，其使用寿命与循环次数为主要的缺陷，通过采用三氧化钨作为电致变色显示材料可制备出循环次数可达到5百万次，刷新时间为一秒以内的显示器件，虽然氧化钨作为电致变色显示材料存在不能快速刷新的问题，但是三氧化钨变色材料在仍在EC显示上获得应用。
三氧化钨作为一种金属氧化钨半导体气敏材料而受广泛应用，氮氧化物与硫化氢气体是主要的大气污染物，三氧化钨在探测这些大气污染物呈现出良好的气敏特性。气敏材料之所以能实现对气体的检测，主要的原理为被探测的气体会与三氧化钨表面发生接触时，会在三氧化钨表面发生吸附与脱吸附反应，材料的电阻率发生改变，通过检测材料的电阻值就能实现对被探测气体的检测。
如果增大气敏材料与被探测气体的有效接触面积不仅能得到更高的灵敏度，而且更大的接触面积具有更好的散热，能减少工作温度的变化，避免工作温度变化过大影响气敏材料的灵敏度。通过减少气敏材料的晶粒尺寸，使晶粒纳米化是增大气敏材料的有效工作面积的主要方式之一，而纳米级的三氧化钨具有非常高的灵敏度，甚至在低温情况下也具有较好的灵敏度。同时研究者们也相继发现了三氧化钨对多种气体，如臭氧与有机物挥发性气体都具有良好的气敏特性。
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三氧化钨电致变色与气敏性应用1/2
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- 发布于 2015年12月21日 星期一 17:51
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三氧化钨是一种金属氧化物半导体材料，也是一种特殊的功能材料，经研究发现其因为其晶体结构的多样性使三氧化钨具有电致变色、气致变色、光致变色、光学催化剂、气敏材料等性能。本文将结合一些实例来说明三氧化钨电致变色与气敏性在生活中的应用。
三氧化钨的电致变色性能，可在航天领域中作为航天器的热涂层材料。三氧化钨电致变色器件可通过改变外加电场的电压方向改变离子的抽出与注入情况，器件中电致变色层的颜色也会相应发生改变，从而改变器件对光的反射率（透射率）。航天器中如果采用三氧化钨电致变色器件作为热涂层材料，能通过改变外加电场，控制热涂层对红外光线的反射率，从而控制装置内的温度。这种技术依靠的是运用材料自身的特性来调节涂层对红外光线的反射率的大小，不需要很复发的电气控制或者机械传统部分，能使航天器的控温系统具有轻质量、低能耗、可靠性高等特点。对于航天器上部分热敏感器件可以采用直接覆盖电致变色膜的方式来对其热量实现更好的控制。三氧化钨电致变色能通过对外加电场的改变来调节其对红外光的反射率，同样的道理，三氧化钨还能制成红外隐身涂层材料，实现飞机的红外隐身。
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纳米钨铜合金电极的研究
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- 发布于 2015年12月21日 星期一 17:21
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钨粉和铜粉的粉末粒度以及均匀性在一定程度上会影响钨铜合金电极的烧结效果，粉末粒度的减小会使得材料的各项综合性能，如密度、硬度、导电导热性得到极大的改善。传统意义上的粉末冶金方法（Powder Metallurgy， PM），其采用金属粉末（或金属氧化物粉末）作为原料经压制烧结工艺所得到的复合材料的粉末粒度大多较粗。而相比之下，纳米钨铜材料具有较高的表面能，在烧结的过程中原子的运动以高界面能为驱动力，使得界面中一些微小的孔隙发生进一步收缩，防止了孔隙的扩散。因此对纳米钨铜合金的研究有利于实现较低温度下烧结致密化的进行。
虽然纳米钨铜合金的制备工艺大体上看起来与传统粉末冶金工艺相类似，也是分为制粉备料-压制成型-烧结三个工艺流程，但是纳米颗粒所具有的特殊性也使得纳米钨铜合金的制备与传统方法间存在一定的区别。总的来说，目前较为常见且应用较多的纳米钨铜合金制备方法研究有溶胶-凝胶法（Sol-Gel）、机械合金化（Metal Alloying, MA）、机械-热化学工艺合成以及雾化干燥等。
机械合金化（Metal Alloying, MA）是采用高能球磨机，将一定配比的钨铜混合粉末球磨较长的一段时间，可得到粒度接近于20nm-30nm颗粒度的纳米粉末。再将制备好的纳米粉末压制生坯，在氢气H2的氛围下烧结一段时间，便可得到具有较高相对密度的纳米钨铜合金。
所谓的溶胶-凝胶法（Sol-Gel）是采用含高化学组分的化合物作为前躯体，在液相下将这些原料均匀混合、水解、缩合等反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。在目前的学术领域，已有研究人员通过此方法成功制备了高性能的钼铜和钨铜粉末，但是这种方法也存在一定的缺陷，如在氢气还原的过程中难以控制杂质和水蒸气的含量，而这些问题的存在将给后续的烧结工艺带来一定的影响。
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APT结晶与粒度控制
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- 发布于 2015年12月21日 星期一 14:39
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APT工艺的现代方法是使用高纯APT取代钨酸，借助于钨酸铵溶液的热不稳定性，溶剂中氨易于气化的特点，用快速加热、剧烈搅拌的方法，使溶剂与溶质间的平衡发生破坏，呈过饱和状态，APT从钨酸铵溶液中经成核，晶体生长而结晶出来。与钨酸和酸沉APT相比晶体生长向固体化合物的转移过程要慢得多，但晶体无夹杂和很少吸附杂质且结晶易于过滤洗涤，产品纯度高。
目前，国内外APT的生产多采用沸腾蒸发，国外多倾向于采用强制循环蒸发结晶，也有采用大槽罐生产粗晶APT的，但粒度分布广，大小不一，复晶较多。
本文叙述的方法是在小罐体中进行试生产，APT粒度均匀粒度粗，如适当增加罐体体积，在国内常用的（2-3m3）搪瓷罐体中，按上述控制方法可生产45-50μm的粗颗粒APT。
众所周知，每一种晶体都在一定的温度和压力范围内稳定，有一定的蒸汽压和溶解度，人为设法增强溶质在溶剂中的自由能强化液体分子间的扩散与对流作用，使溶质与溶剂间的相平衡发生破坏，呈过饱和状态，并迅速加入溶质的细晶源，即晶体诱发成核，大量瞬间形成的晶核，在结晶过程中随时间的推移，游离氨的气化，介隐区的形成而慢慢长大。为保持晶体均匀长大，适当控制溶剂的蒸发量或按一定流速补加钨酸铵溶液，长时间维持晶体长大的介隐区，这样结晶出的APT粒度均匀，颗粒度大。并可按工艺要求选择罐体参数、控制溶液的蒸发速度、补加溶液速度和加量、晶体加入量和加入条件等工艺参数来生产不同粒度的APT。在1m3搪瓷反应罐中，WO3含量为280-350g/L的ATP溶液，晶种加量1.2%，补加溶液速度0.3L/min，所得APT粒度可由20μm上升到44μm，假比重由2.2上升到2.72g/cm3.APT典型筛分析，粒度分布举例如表所示。
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溅射镀膜法制备氧化钨薄膜4/4
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- 发布于 2015年12月18日 星期五 18:24
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磁控溅射法能有效地解决上述的问题，磁控溅射是溅射技术中的新成就之一。前面所介绍的三种溅射法中，都存在淀积速率低的缺点，尤其是直流溅射，在放电过程中只有少部分的气体分子被电离。为了在低气压环境下进行高速溅射，必须增大被电离气体的比例。磁控溅射法中引入正交电磁场，使被电离气体的比例增加，提高溅射速率。磁控溅射法一般是在直流溅射或者射频溅射基础进行改造，在靶阴极内侧安装磁铁，磁铁磁场的方向垂直于阴极磁场方向。磁控溅射法的原理为以磁铁磁场来改变电子运动的方向，延长和束缚电子运动轨迹，提高被电离气体的比例，充分利用电子的能量，使数量相同的离子去轰击靶材料时，靶材料的溅射原子的量更多，即溅射效率更高，而且因为电子受正交电磁场的束缚，能量要耗尽时才能沉积在基片上。磁控溅射法相比其他三种溅射法具有沉积速率快，基片工作温度小两大特点。制备氧化钨薄膜时，在反应溅射镀膜法的基础上结合磁控溅射法，可以大大提高氧化钨薄膜的制备效率。
上述的四种为最常见的溅射方法，还有一些适用于特殊场合比较不常见的溅射方法，如离子束溅射、三极溅射、偏压溅射等。而这四种溅射方式也经常被结合起来一起使用，如直流(射频)反应溅射，直流(射频)磁控溅射，直流(射频)磁控反应溅射等，综合了各自的优点和特长。
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