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铜粉的制备及在工业中的应用

2021-11-15 15:15:21

铜是一种具有良好导电性能的塑性金属,其消费总量在有色金属材料中仅次于铝,铜粉作为一种重要的铜材料,在众多工业生产领域中有着广泛的应用。铜粉的性质与其粒度等有着密切的联系,随着粒度的下降,铜粉的性能将发生变化,特别是当铜粉的粒径分布范围在1-100nm之间的纳米铜粉,其光学、电学、磁学、力学、化学性质均发生了显著的变化。基于这些突出的性能,纳米铜粉已被广泛应用在高能催化剂、润滑油添加剂、导电材料、增韧材料等领域中。


现有的制备纳米铜粉的方法有很多,根据其在制备过程中是否有化学反应的发生,可以大致分为物理法和化学法两大类。其中物理法主要有以下几种:物理气相沉积法、高能球磨法、γ射线辐照法、电爆炸法等。

铜粉

一、纳米铜粉在航天材料中的应用


火箭的喷嘴通常采用具有高熔点的金属钨材,有研究指出,将纳米铜粉添加到稳定的钨骨架中,一方面由于纳米铜粉的熔点较低,在高温下熔化、蒸腾,带走大量的热,能有效保护喷嘴结构的稳定性;另一方面,添加纳米铜粉后的喷嘴能吸附大量的微细颗粒,起到很好的过滤作用。


二、纳米铜粉在催化剂中应用


汽车尾气处理装置一般采用贵金属铂、钌作为催化剂,但其成本较高。使用纳米铜粉替代贵金属作为尾气处理装置中的催化剂,不仅催化效果得到显著提高,成本也能得到很好的控制。近些年来,在冶金、石油化工产业的高分子聚合物的脱氢与氢化、乙炔的聚合等反应中,纳米铜粉作为高效催化剂都取得了很好的推广应用效果。


三、纳米铜粉在导电材料中的应用


纳米铜粉具有突出的导电性能和低廉的成本,可以取代银等贵金属作为导电填料用以制备绿色、环保、高效的导电胶和导电涂料等产品。由于纳米铜粉的引入,还能有效防止传统导电涂料在使用过程中出现的电磁污染问题,起到良好的电磁屏蔽效应。


四、纳米铜粉在润滑油添加剂中的应用


纳米铜粉作为一种新型的润滑油添加剂在近些年来受到了越来越多的关注。其在润滑油中不仅能起到“微轴承”效应,还能对磨损表面进行修复,能显著改善润滑油的抗磨减摩性能。纳米铜粉润滑油能增大发动机的气缸压力,并在活塞和缸套之间形成一层润滑保护层,即使在传动系统发生润滑故障时,也能维持系统的正常运转,延长发动机的使用寿命。


五、纳米铜粉在其它领域中的应用


在工程结构材料中,纳米晶铜材超高的硬度和超塑延展性越来越体现出其无可比拟的优势,而纳米铜粉是制备纳米晶铜材的原料粉末。纳米铜粉是一种很好的治疗和预防骨质疏松症的药物,其能增强骨骼的抗折能力,并有效改善骨骼的内环境。


随着对纳米铜粉的不断深入研究和改进,人们应当开展规模生产纳米铜粉的研究工作。随着对纳米铜粉的形成机理更深刻的理解以及制备技术的发展与完善,将会得到粒度更小、纯度更高的纳米铜粉。而对其性能和性质研究的日趋深入,将促进纳米铜粉的实用化,并拓宽其应用领域。


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