郭喬佳(洛陽市第一高級中學(xué)，河南 洛陽 471000)

耐火材料高性能化與納米技術(shù)的應(yīng)用

郭喬佳(洛陽市第一高級中學(xué)，河南 洛陽 471000)

隨著社會的不斷發(fā)展，納米技術(shù)得到了人們的高度重視，它在耐火材料中有著廣泛的應(yīng)用，并提高了材料的性能，降低了有害成分，是當(dāng)前納米技術(shù)中科學(xué)性的表現(xiàn)之一。它的應(yīng)用性主要體現(xiàn)在納米粉的添加上，將耐火材料進(jìn)行細(xì)化，在溶膠的引入下實(shí)現(xiàn)新技能的利用。本文針對納米技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析其在耐火材料中的應(yīng)用。

耐火材料；性能優(yōu)化；納米技術(shù)；應(yīng)用

近幾年來，納米技術(shù)的優(yōu)勢逐漸凸顯，它在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的地位也越來越高。通過高中的學(xué)習(xí)，我也對納米技術(shù)有了一定的了解，它主要是由精細(xì)的顆粒構(gòu)成，以填充的方式構(gòu)建原子的有效組合過程，以較高的表面覆蓋率進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)催化的作用。

1 納米技術(shù)在耐火材料中的應(yīng)用

1.1 納米技術(shù)在耐火澆筑材料中的應(yīng)用

納米技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)形式之一，在耐火澆筑材料中有著廣泛的應(yīng)用。納米技術(shù)主要是以“納米粉”為基本載體，利用凝膠前驅(qū)進(jìn)行的一種分子組織方式。在耐火澆筑材料之中，它能夠與納米粉相結(jié)合，并在表面形成一層保護(hù)膜，將其體積進(jìn)行擴(kuò)充，在與水的融合中實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)化。在耐火材料的傳統(tǒng)澆筑過程中，當(dāng)?shù)腿芪镏械姆勰┡c水進(jìn)行融合時，耐火材料的性能就會降低，甚至?xí)霈F(xiàn)裂痕等現(xiàn)象。但納米技術(shù)可以利用粉狀顆粒的活動規(guī)律促進(jìn)分子的融合，在原有的面積下使各分子之間的聯(lián)系更加緊密，提高物化作用。我們可以在以下實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行證明：首先，以“尖晶石澆筑材料”作為控制載體，將納米粉放到其中，再加入500毫升的水使二者融合，最后以加溫的方式進(jìn)行結(jié)果觀察。在尖晶石材料晾干的過程中我們會發(fā)現(xiàn)，耐火澆筑物質(zhì)變得更加堅硬，納米粉分子在水中不斷的聚集，運(yùn)動現(xiàn)象更加明顯，甚至在耐火澆筑材料中形成了一層維護(hù)體系。另外，如果在納米粉中加入氧化鋁或者氧化鎂，我們會發(fā)現(xiàn)耐火材料的強(qiáng)度有所增加，也能夠在較長的時間內(nèi)得以保存，抗腐蝕性較好[1]。

1.2 納米材料在氧化物制品中的應(yīng)用

納米材料在氧化物制品中的作用主要體現(xiàn)在提高物體韌性上。一般來講，大部分氧化物都具有一定的流動性與不穩(wěn)定性。而納米材料的加入則可以提升材料的穩(wěn)定程度。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們可以將納米粉與微粉進(jìn)行結(jié)合，微粉能夠在水的融合下進(jìn)行劇烈的活動，呈現(xiàn)出原子運(yùn)動的本質(zhì)。以“剛玉磚”耐火材料為載體，將其放在大火下進(jìn)行加溫，使溫度控制在200到300之間，將納米粉加入到其中，并觀察剛玉磚的變化。從整體情況中可以看出，材料以小顆粒分子的形態(tài)呈現(xiàn)出來，并不斷進(jìn)行融合。當(dāng)材料的面積固定在一定的范圍之內(nèi)時，其強(qiáng)度較原來提升了3倍，外部結(jié)構(gòu)也不會那么脆弱，柔韌性得以增強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上，我們還可以降低實(shí)驗(yàn)中的溫度，將溫度調(diào)整到100到150度之間，這時再觀察剛玉磚所發(fā)生的變化。我們會發(fā)現(xiàn)，納米粉逐漸溶解，并形成了微粉。微粉在運(yùn)動中保護(hù)了耐火材料的固向結(jié)構(gòu)，使得材料的抗震性與抗熱性加強(qiáng)。另外，在顯微鏡下會發(fā)現(xiàn)，粉體中還存在氧化鋁與氧化鐵。二者結(jié)合使耐火材料出現(xiàn)燒結(jié)的情況，使材料中的顆粒移動規(guī)律變得更加明顯，材料的機(jī)械性能提升[2]。

2 納米技術(shù)促進(jìn)耐火材料的高性能化

2.1 納米技術(shù)促進(jìn)含碳耐火材料的高性能化

含碳耐火材料是比較重要的材料形式之一。它在冶金工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且性能呈現(xiàn)出高度的優(yōu)化狀態(tài)。傳統(tǒng)的含碳耐火材料中，石碳的成分比較多，會使得材料中分子的移動規(guī)律不明顯，甚至?xí)霈F(xiàn)降低使用效率的情況。而當(dāng)前的含碳耐火材料中主要包括納米炭黑、納米復(fù)合石碳等等。這種方式能夠?qū)⑻己繙p少，從而促進(jìn)納米分子的融入。納米分子的作用主要是在溫度升高的情況下進(jìn)行氧化還原，使纖維融入到耐火材料之中，防止熱傳遞現(xiàn)象的發(fā)生，提高耐火材料的抗熱性[3]。

2.2 納米技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢與劣勢

納米技術(shù)在耐火材料中的應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯。除了提升耐火材料的抗熱性、抗腐蝕性等。它還能夠體現(xiàn)出資源合理利用的情況。納米原料的有著無污染、綠色環(huán)保性強(qiáng)等優(yōu)勢，當(dāng)它與耐火材料進(jìn)行結(jié)合時，可以改善材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得在燃燒過程中產(chǎn)生很少的污染。但我們也必須看到，納米技術(shù)的應(yīng)用程度還不是非常廣泛，它的提取成本非常高，性價比相對較低。在引入的過程中，性能也會因技術(shù)的限制受到一定的約束，實(shí)際應(yīng)用情況比較分散[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，本文針對納米技術(shù)在耐火材料中的應(yīng)用，對其性能的提升方式進(jìn)行了研究。從而得出：作為現(xiàn)有先進(jìn)科技的一種，納米技術(shù)有著制備精良等優(yōu)勢。它可以使耐火材料的抗腐蝕性增強(qiáng)，促進(jìn)用途的多樣化轉(zhuǎn)變。同時我們也應(yīng)該意識到，納米材料的高成本使得它的發(fā)展受到了一定的阻礙。我們要不斷研究，致力于納米技術(shù)的開發(fā)，促進(jìn)其在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

[1]趙惠忠,汪厚植.納米技術(shù)在耐火材料中的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2008,03∶242-246.

[2]汪厚植,趙惠忠,顧華志,王周福,鄧勇躍.納米技術(shù)在耐火材料中的應(yīng)用研究[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,02∶130-133.

[3]張冬海,張暉,張忠,陳運(yùn)法.納米技術(shù)在高性能電力復(fù)合絕緣材料中的工程應(yīng)用[J].中國科學(xué)∶化學(xué),2013,06∶725-743.

[4]計道珺,趙惠忠,李軒科,汪厚植,洪學(xué)勤,楊熹文,陳家唯.納米技術(shù)在耐火材料中的應(yīng)用[J].武鋼技術(shù),2003,03∶1-2+10.

郭喬佳（1999-），男，漢族，河南省洛陽市人，高中學(xué)歷，研究方向：材料學(xué)方向。