無機非金屬材料制備中機械力化學效應的基礎研究及表征技術

陳上達

摘要：在無機非金屬材料的制備過程中，機械力化學效應極為明顯，尤其是大量的固體物質本身結構的變化、混合物料等產生化學變化，給實際生產帶來了諸多影響。機械力化學在材料研究領域是一種較為先進的制造方法，被各領域廣泛應用，尤其是在無機非金屬材料制備過程中的應用，已經取得了大量實踐成果。本文從機械力化學的理論概念著手，分析該專業領域的基礎作用機理與表征技術，以期對無機非金屬材料制備過程的實踐應用提供有利的理論依據。

關鍵詞：無機非金屬材料；機械力化學效應；研究及表征技術

前言：在無機非金屬材料制備的各項環節中，會涉及到各類制備工藝與技術，令材料的制備工序及成果更為完善。機械力化學效應研究領域的進步，使得諸多材料的制備成效有了質的飛躍。不僅如此，表征技術的發展促進了機械力化學領域的深入研究，不僅提高了材料中能量供給的密度與頻度，而且解決了多項實際生產問題。

一、機械力化學效應的基礎研究

以往有關機械力化學效應的研究內容與成果較為豐富，很多專家、學者對于該領域中機械力化學專業的發展較為關注。就該領域的實際應用角度來看，理論研究對于實際生產帶來諸多便利，改善了無機非金屬材料制備中所存在的生產狀況，有效提升了材料制備環節的整體質量。

（一）機械力化學效應的概述

機械力化學效應的基本原理是利用機械能量來誘發材料的化學反應，從而導致材料內部組織、結構與機能等性狀產生變化，借由此項效應的機理，對實際的材料生產過程與生產技術進行合理改進。機械力化學不僅能使材料發生破裂、變形、改變體積形態等物理變化，而且能使材料物質隨著體積和表面積的增減，而造成內部能量的轉換效應，發生一系列化學反應，從而影響材料的物質結構。在無機非金屬材料制備中，也利用了機械力化學效應及相關的表征技術，提升了材料制備的效能。

（二）無機非金屬材料制備過程中的機械力化學效應

是根據物料的物理特性、料塊的大小和所要求的細化程度來選擇的。對于堅硬物料，應采用擠壓、彎曲和劈裂；對于脆性物料，應采用沖擊和劈裂；料塊較大時，應采用劈裂和彎曲；料塊較小或排料粒度要求很小時，則應采用沖擊和研磨[1]。粉碎方法如果選擇不當，就會出現粉碎困難或過度粉碎現象，兩者都會增大粉碎過程中的能量消耗。

二、無機非金屬材料制備過程中所應用的表征技術

材料表征技術的改進促進了機械力化學領域的研究，表征技術的發展對于無機非金屬材料的制備過程帶來有利的影響。

（一）機械力化學效應的表征理論研究

表征理論與技術的沿革經歷了較長的發展時期，相關的理論研究圍繞著四項主要內容展開，即透射電鏡法、光子相關譜、比表面積法與X射線小角散射法等[2]。表征理論研究內容中的各類技術方法都有其局限性與優勢特性。例如：光子相關譜法對于無機非金屬的制備過程有一定幫助作用，在某一角度下所測散射光的強度和位相將取決于顆粒在光束中的位置，由于顆粒在液體中不斷地作布朗運動，它們的位置隨機變動，因而其散射光強度也隨時間波動[3]。這樣一來，就可以改良無機非金屬材料的質地。

（二）表征技術的發展

隨著各類材料制備過程的細化，新的表征技術不斷涌現出來，填補了以往機械力化學研究領域的疏漏，擴大了實踐規模。經過機械力化學效應對材料進行粉磨處理之后，其物質密度的變化也會根據物質材料本身的性質差異而產生不同的變化。所以，在針對特種材料的制備過程中就需要運用到表征原理及其技術。固體材料的表征技術所涉及的理論分支眾多，包括有射線光電子能譜分析技術與固體材料的質譜分析技術等，在無機非金屬材料的制備中，主要應用到以上兩種理論和技術。其中，射線光電子能譜分析技術是一種較為直觀的制備材料測定方式，尤其是對于納米顆粒，不僅可以明顯觀察出物質的物理狀態，而且能夠根據材料成像的狀態來估算出顆粒的厚度和表面積[4]。在實際的材料制備過程中，如若將物質顆粒進行包埋與切片處置，則可以利用該類表征技術對其內部結構實施深層分析，從而準確統計出該類物質的顆粒數目。另外，通過光電子的運用效應，將懸浮于液體表面的細微顆粒呈現出來，造成物質顆粒有規律的進行遷移。由于此項效應與技術的作用，為無機非金屬材料制備提供了較為創新的生產思路。應用表征技術改善無機非金屬材料制備的過程，提高了生產效率，提升了傳統的材料制備水平。可見，將機械力化學效應的相關研究對于實際生產極為有益。

結束語：

在針對無機非金屬材料制備領域所進行的研究中，很多該領域專家和學者對于機械力化學效應的理解仍處在理論層面，而對于指導實踐而言，還需要將知識理論與技術做進一步拓展延伸。通過對無機非金屬材料制備過程的探究，分析機械力化學效應對制造過程所造成的影響而知，需要提高材料中能量的利用率，改進傳統的制備技術，同時，仍需加強表征理論的在無機非金屬材料制備中的實踐能效，從而完善表征技術，以此來提高材料的制備效率[5]。

參考文獻：

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[4]吳建其，盧迪芬.無極非金屬材料粉磨中的機械力化學效應[J].材料導報，2010，10（05）：156-158.

[5]帥英，張少明，路承杰.機械力化學研究進展及其展望[J].新技術新工藝，2010，12（06）：146-148.endprint