氧化鎢納米材料應用-氣體感測器
- 分類：鎢的知識
- 發佈於：2015年3月24日
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氣體通過氧化鎢納米晶表面吸附後發生電子的轉移，則材料導電性質改變可以根據電導率變化靈敏探測出不同氣體的濃度。基於此，各種晶相、結構、形貌和尺度的氧化鎢低維功能材料被報導用於氣體感測器研究中。例如，用高溫氧化方法製備可三維氧化鎢納米網狀結構，測試該材料的氣敏性結果顯示對氮氧化合物（NO/NO2）氣體的最低檢測限能夠達ppb量級，但其回應時間相對較長，約為25分鐘。通過氧化矽分子篩，在低頻交流電下將氧化鎢微細顆粒沉積到電極上，得到的敏感器件對NO2氣體敏感探測限達100ppb。利用水熱-熱處理路線，利用葡萄糖作包覆劑可製備出空心球狀氧化鎢微米顆粒，其對 NO2氣敏性測試顯示可達到0.5ppm，呈現出良好的敏感性。
氧化鎢納米材料的改性是提高感測器靈敏度的重要手段，主要包括摻雜過渡金屬、無機非金屬材料以及聚合物複合材料三類。摻雜貴金屬納米顆粒或者金屬氧化物可在材料表面產生更多催化活性位點，進而提升氧化鎢基納米材料的氣體敏感性。摻雜強吸附性的無機非金屬材料如碳納米管、石墨烯等組合優化材料性能可增強複合材料的氣敏性；另外，通過適量混合氧化鎢和聚合物如聚苯胺、聚吡咯納米纖維材料，可以很好降低器件運行的工作溫度直至室溫探測。用化學合成方法將聚苯胺與三氧化鎢納米線混合來製備複合薄膜，並將之用作氫氣聲表面波感測器的敏感薄膜，實現了對氫氣最低探測濃度達0.06%。
中國氧化鎢納米材料的研究各有特色，並取得了較好的進展。這些研究主要集中在製備特殊微結構和基本性質的表徵，如結構、光學性質、電致變色性質和氣敏性等。採用氧化矽作為硬範本，通過十六烷基三甲基氯化銨輔助調節水熱生長習性，得到了介孔氧化鎢材料。通過用 WCl6為前軀體，用環己烷作溶劑，在200℃ 下水熱合成得到非計量的亞氧化物W18O49納米線，熱處理後表現出較高的活性，其氣敏測試對乙醇的最低濃度達到 2.7 ppm。
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氧化鎢納米材料應用-濕度感測器
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- 發佈於：2015年3月24日
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濕度探測和控制在微電子電路加工、室內智慧控制、制藥、生物樣品培養、作物溫室培育等領域有著廣泛深入的應用，精細準確監測濕氣的作用和影響推動著濕度感測器的研究日趨深入，人們設計開發了各種改善和提高器件性能的方法和技術。濕度感測器一般是根據材料表面的水分子物理化學性吸附改變材料的導電性質變化規律設計加工的。基於各種回應機理，濕度感測器主要分為電容型、電阻型、光電型、和重力型等。
結合聲表面波器件特性，以低維納米材料及其複合物作為聲表面波濕度感測器敏感膜的研究是極具特色的新型探測方法。比較在石英聲表面波器件上塗聚苯乙炔和TiO2等薄膜後對相對濕度的敏感性，塗有TiO2薄膜的器件的回應和隨濕度的線性變化性能最好。以聚乙烯醇薄膜為濕敏材料塗覆在雙共振聲表面波振盪器中，在相對濕度為20%到75%的範圍內測到非線性回應。利用樟腦磺酸摻雜的聚苯胺為濕敏單元，通過128°Y切LiNbO3聲表面波諧振器實現了室溫下 5%-90%相對濕度範圍內的穩定探測，結果重複較好。聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚乙烯醇（PVA）鍍膜的 LiNbO3聲表面波器件的濕度探測性能，發現 PVP 鍍膜的器件在5-95%相對濕度範圍內器件插入損耗變化可達50dB，回應時間為1.5秒，恢復時間2.5秒，該類器件性能最好的濕度感測器。另一方面，以納米結構氧化鎢濕敏材料，通過溶膠-凝膠技術旋塗得到納米結構WO3薄膜，利用互補金屬氧化物半導體（CMOS）工藝將反向偏置放大電路與微加熱器集成在一起，實現在25%-85%濕度範圍的線性探測，在濕度60%處靈敏度約達4.5 mV/%RH。WO3和銀摻雜WO3薄膜電阻型濕度感測器，觀察到700°C退火處理的銀摻雜WO3濕度感測器在20-90%範圍內大20MΩ/%RH，但是回應時間較長為29秒，恢復時間長達290秒。
綜合聲表面波濕度感測器研究和納米氧化鎢濕度感測器研究進展，用雙功能配位體小分子有機酸銨做包覆劑，製備低維氧化鎢納米晶作為敏感膜，結合性能優異的聲表面波器件進行濕氣探測，這是一個比較新穎有趣的視角，以期進一步探討氧化鎢納米晶性質的優化和濕度感測器性能提高兩者間的內在聯繫。
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硬質合金刀具切削液冷卻機理
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硬質合金刀具切削加工時除了產生摩擦熱，在刀具和金屬的剪切面內的內部分子產生也會產生內摩擦熱，所以硬質合金刀具切削區的溫度可以達到 600℃～800℃，因此要求切削液必須同時具有良好的潤滑性和冷卻性能。
硬質合金刀具在切削過程中，切削液的冷卻作用主要是是通過澆注到硬質合金刀具切削區的切削液將切削時產生的切削熱迅速地從切削區帶走，降低硬質合金刀具、工件的溫度，延長刀具的使用壽命，減少工件的熱變形，減少熱應力，提高硬質合金刀具耐用度、加工精度。切削液的冷卻機理是：以滲透的方式進入摩擦區域、變形區域起到散熱降溫的作用。切削液的冷卻性與導熱係數、比熱、流速以及潤滑性和供液方式等有關，導熱係數、比熱的參數越大其冷卻性越好。
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硬質合金刀具切削液潤滑機理
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硬質合金刀具在切削過程中，普通潤滑油是處在不斷移動的不變的摩擦面之間，雖然壓力有時很大，卻很容易形成潤滑膜切削液。切削液的使用狀態則不同。切削液與加工工件所形成的新鮮表面時刻保持接觸，而加工表面一直處在彈性變形的狀態，硬質合金刀具與被加工工件面之間要承受很大的壓力，這種壓力要比一般的摩擦狀態下產生的壓力大很多。
金屬切削加工時使用切削液後，硬質合金刀具與工件、切屑之間形成潤滑膜，能夠降低摩擦係數，減少摩擦。金屬切削加工中的多數摩擦屬於邊界摩擦。在切削加工中，硬質合金刀具、工件會和切削液中的某些成分發生物理和化學吸附、化學反應，如果滿足一定的高溫、高壓條件。切削液通過泵吸作用從側面浸入硬質合金刀具和工件的接觸面，形成低剪切強度的潤滑膜。
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硬質合金刀具切削液在機械加工中的作用
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硬質合金刀具切削液在金屬切削加工中發揮著巨大的作用，它是機械加工過程中重要的材料。切削液的作用：清洗、冷卻、潤滑、防銹。
切削液的冷卻作用：在金屬切削過程中澆注切削液，由於液體的流動特性，可以將切削區的大量切削熱帶走，使硬質合金刀具切削區的溫度降低，達到冷卻的目的；
切削液的潤滑作用：硬質合金刀具與加工零件、切屑的接觸表面之間存在縫隙，切削液能夠滲透到其中，形成潤滑膜，起到潤滑的作用，從而減少摩擦，提高刀具的使用壽命，提高生產效率，改善工件表面品質，保證工件的加工精度，達到最好的經濟效益；
切削液還能起到清洗作用，能夠除去粘附在機床、硬質合金刀具、夾具上的小切屑，保護工件表面和機床導軌避免劃傷；
切削液的防銹作用：切削液中加入某種具有防銹性能的添加劑，能夠保護機床、硬質合金刀具和工件避免被周圍有腐蝕性的介質腐蝕，從而達到防銹的目的。
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