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技术文章

软溶液制备技术的基本原理

   为了既能大量地且对环境也友好地开发先进的功能材料,又能实现社会经济的可持续发展,不少研究者提出了新的工艺技术概念和选择新的工艺技术流程。日本东京工业大学的吉村昌弘(Masahiro Yoshimura)教授在多年研究陶瓷薄膜制备工艺技术的基础上于20世纪末提出了一种新的制备先进无机材料的工艺技术—软溶液工艺技术(SoftSolution Processing, SSP).该工艺技术为先进的无机粉体、晶体和薄膜的制备指出了一条新的与环境相协调的材料制备技术发展方向。
   从地球上蛋态材料的循环和能量循环中来看,溶液工艺路线应该是对环境最友好的工艺路线。图给出了无机陶瓷材料不间制备工艺过程的温度一压力(P一T)关系图,图给出了单元系统陶瓷材料几种制备工艺的自由能一温度关系图(G-丁)。


   由图可以看出:水溶液工艺位于P-T图中的范围和特点正好满足地球上的生命活动条件.而所有的其他工艺路线都与更高的沮度和更高(或更低)的压力有关,因而它们是环境受迫的(或与环境不协调的)。从图可以看出,在所有工艺路线中,水溶液系统是总能量消耗最少的。图的结果表明,SSP概念的基本出发点.是基于对与材料工艺相关的间题进行热力学分析和研究的理论结果得出的。
   SSP的概念可以认为与"Soft Chemistry"或"Mild Chemistry"(软化学)或"Biomim-etic Process"(生物模拟工艺)相似,该工艺技术有以下主要优点:
   (1)在陶瓷材料制备中可以一步(或直接)成型或定向沉积;
   (2)能耗小;
   (3)就制备技术看可望制备任意形状和尺寸的材料;
   (4)整个处理是在一个封闭体系中进行.因此容易装料,分离及循环和再循环;
   (5)有相对较高的产率;
   (6)可望做成多功能产品。.
   SSP工艺技术有多种,前面讲的一些技术,如水热技术,电化学技术,也属于软溶液技术;此外。聚合物鳌合法(Polymerized Complex)、缔合物聚合法(Complexing Polymer)或聚合物前49体法(Polymer Precursor)等.也属于软溶液技术。