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题目:从分散细小等轴氧化铝纳米颗粒到氧化铝纳米晶陶瓷

报告人:李建功 教授(兰州大学材料科学与工程研究所 所长)

时间2017321日(星期二)下午2:30

地点莲花街31号楼447会议室

报告人简介

李建功,博士,(二级)教授,博士生导师,兰州大学材料科学与工程研究所所长。1982年1月获(东北工学院)金属材料及热处理工学学士,1990年获(德国萨尔州大学)材料科学硕士,1997年获(中德联合培养)凝聚态物理博士。1992年聘为副教授,1997年聘为教授,1998年聘为博士生导师,2012年聘为二级教授。曾于1986-1991年在德国萨尔州大学纳米材料研究开创者H. Gleiter院士研究组参与纳米晶材料研究。主要从事纳米晶金属、纳米晶陶瓷、纳米玻璃的研究,先后开展纳米晶合金热学、力学、磁学性能,特殊形状纳米颗粒的形状控制与磁学性能,纳米膜的高频磁性及微波吸收等研究,近来主要开展纳米晶陶瓷和纳米玻璃的研究。先后主持973计划课题1项,科技部国际科技合作项目1项,国家自然科学基金项目8项,省部级科研项目10多项。先后发表学术论文150余篇,获省部级科技进步二等奖、自然科学三等奖,教育部青年教师奖。曾应邀在ICCES09、ICN2010、THERMEC2013、RQ15等国际学术会议上做特邀报告。曾任兰州大学学术委员会委员,兼任教育部材料物理与材料化学教指委委员,中国体视学会金相与显微分析分会副理事长,J Nanosci Lett副主编、《中国体视学与图像分析》编委


内容简介


氧化铝,性能优异,价格低廉,是应用最广泛的陶瓷材料,被用作结构陶瓷、功能陶瓷及生物陶瓷。氧化铝全球年产量达1.1亿吨,中国约占43%。然而,氧化铝的脆性限制了其更广泛的应用。H. Gleiter等发现CaF2和TiO2纳米晶陶瓷在低温发生很大塑性变形。R. Cahn指出,纳米晶微结构是解决陶瓷脆性的战略途径。随后,纳米晶陶瓷研究受到世界各国广泛关注,但氧化铝纳米晶陶瓷的制备却至今未成功。分散、细小、均匀、等轴的α-Al2O3纳米颗粒,是制备氧化铝纳米晶陶瓷的必需原料,也在肿瘤治疗、磨料、复合材料等诸多领域被直接应用。多年来国内外进行了大量探索,却只能获得粗大(>15 nm)α-Al2O3纳米颗粒,或细小γ-Al2O3纳米颗粒。1997年,A. Navrotsky等发现在常规压强和温度α相是大块Al2O3的热力学稳定相,但由于α-Al2O3表面自由能将高于γ-Al2O3,在室温,当比表面积大于100 m2/g(球形直径小于15 nm)时,α-Al2O3变成热力学不稳定相,而γ-Al2O3变成热力学稳定相。因此小于15 nm、分散、等轴的α-Al2O3纳米颗粒制备异常困难,是制约Al2O3纳米材料研究多年的瓶颈难题。我们研究小组经过不懈努力,终于攻克了Al2O3纳米材料研究瓶颈难题——分散、细小、均匀、等轴的α-Al2O3纳米颗粒的制备。获得了不同平均颗粒尺寸(比如5.2、6.5、7.9、9.6 nm)和尺寸分布窄的α-Al2O3纳米颗粒。平均颗粒尺寸7.9 nm的α-Al2O3纳米颗粒,其比表面积为170 m2/g,远远高于热力学不稳定的临界比表面积100 m2/g。对分散、细小、尺寸分布窄、等轴的α-Al2O3纳米颗粒烧结特性进行了研究,采用两步无压烧结,先后获得平均晶粒尺寸60 nm、45 nm、36 nm近乎完全致密(>99%)的Al2O3纳米晶陶瓷。