三氧化钨电致变色与气敏性应用1/2
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- 分类：钨业知识
- 发布于 2015年12月21日 星期一 17:51
- 作者：huahuo
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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
- 作者：xiaobin
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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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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
- 作者：huahuo
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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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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
- 作者：xinyi
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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3/4
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- 发布于 2015年12月18日 星期五 18:22
- 作者：huahuo
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溅射镀膜法可分为直流溅射、射频溅射、反应溅射以及磁控溅射四种比较常见的方式。
直流溅射法，是最为简单的溅射方法，预镀材料为阳极、基片为阴极，通入氩气后在两极之间加入高压直流电，氩离子在高压电场作用下获得动能轰击靶材料，靶材产生溅射，沉积与基片表面性能薄膜。直流溅射
法的结构简单而且容易获得大面积薄膜，但是直流溅射法所选的靶材料只能为金属或者低电阻率的非金属，而且基片的工作问题过高，薄膜的沉积时间长。
法的结构简单而且容易获得大面积薄膜，但是直流溅射法所选的靶材料只能为金属或者低电阻率的非金属，而且基片的工作问题过高，薄膜的沉积时间长。
射频溅射法，在直流溅射的基础上将直流高压电改为交流电压，与直流溅射法相比射频溅射法具有一个突出的优点，可以溅射包括绝缘体、半导体、导体在内的任何材料。
反应溅射，在直流溅射与射频溅射的基础上，通入反应气体，如氧气、水、氨气等混合一定比例的氩气，溅射出的原子与反应气体发生化学反应生成化合物，沉积氧化物、碳化钨、硫化物等各种化合物薄膜，氧化钨薄膜的制备就是采用氧气作为反应气体、钨为靶材。以上三种溅射方式虽然理论上已经能制备出多种种类的薄膜如金属、非金属、导体与非导体、化合物薄膜，但是这三种方法仍存在制备时基片的温度过高，薄膜沉积的时间长和辐射损伤大等缺点。
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