粉体的制备方法-------机械法和化学合成法
一、粉体的定义 ：粉体是大量颗粒的集合体，即颗粒群，又称为粉末；颗粒是小尺寸物资的通称，其几何尺寸相对于所测的空间尺度而言比较小，从厘米级到纳米级不等，又称为粒子；颗粒是粉体的组成单元，是研究粉体的出发点。粉体是由诸多颗粒组成，是大量颗粒的宏观表现，其性质取决于各颗粒，并受颗粒堆积情况、颗粒之间的介质、外界作用力的影响。
二、机械法制备粉体
用机械力进行粉碎，可以将各种金属矿物、非金属矿物、煤炭等制成粉体，适用于大规模工业生产。在粉碎过程中，大块物料在机械力作用下发生破坏而开裂，经破碎成为许多小块、小颗粒，进一步经粉磨成为细粉体。
在出现破坏之前，固体受外力作用，先发生可恢复原形的弹性变形，当外力达到弹性极限时，固体县发生永久变形而进入塑性变形阶段；当塑性变形达到极限时，固体开裂，被破坏。作用在固体上的应力按作用方向可分为压应力和剪应力。观察固体破坏时的断面的形状可知，固体在压应力的作用下被压裂，或是在剪应力的作用下产生滑移，或是在两者的共同作用下开裂。
粉碎是在外力作用下使大物块料克服内聚力碎裂成若干小颗粒的加工过程，所使用的外力可以是各能量产生的机械力；粉碎是以单个颗粒的破坏为基础的，是大颗粒破坏的总和。根据所得产物的粒度不同，可将粉碎分为破碎与粉磨；破碎是使大块物料碎裂成小块物料的加工过程，粉磨是使小块物料碎裂成细粉体的加工过程。
粉碎机械：按照主要作用力的类型（压应力、剪应力）和排料粒度，可以将粉碎机械大致分为破碎机械、粉磨机械、超细粉碎机械。粉碎作用力以压应力为主、排料中以粒径大于3mm颗粒为主的称为破碎机械；粉碎作用力以压应为主、排粒中以粒径小于3mm颗粒为主的称为粉磨机械；排料中以粒径小于10微米颗粒为主的称为超细粉碎机械。
常用的破碎机械有锤式破碎机、鄂式破碎机 、圆锥破碎机、 反击式破碎机 、锤式破碎机等；粉磨机械有雷蒙磨、轮碾机、筒磨机、振动磨、高压锟式机等。超细粉碎机械有行星球磨机、搅拌磨、气流粉碎机等；下面主要讨论其中的应用比较广泛的
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《材料合成与制备》课程教学大纲
一、课程说明
（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；
课程名称：材料的合成与制备
所属专业：材料化学
课程性质：专业必修课
学分：2学分（36学时）
（二）课程简介、目标与任务、先修课与后续相关课程；
课程简介：
材料的合成与制备课程是介绍现代材料制备技术的原理、方法与技能的课程，是材料化学专业一门重要的专业必修课程。
目标与任务：通过本课程的学习，使学生掌握材料制备过程中涉及的材料显微组织演化的基本概念和基本规律；掌握材料合成与制备的基本途径、方法和技能；掌握目前几种常见新材料制备方法的发展、原理、及制备工艺；培养学生树立以获取特定材料组成与结构为目的材料科学研究核心思想，培养学生发现、分析和解决问题的基本能力，培养创新意识，为今后的材料科学相关生产实践和科学研究打下坚实的基础。
先修相关课程:
无机化学、有机化学、物理化学、材料科学基础
（三）教材与主要参考书
教材：自编讲义
主要参考书：
1. 朱世富，材料制备科学与技术，高等教育出版社，2006
2. 许春香，材料制备新技术，化学工业出版社，2010
3. 李爱东，先进材料合成与制备技术，科学出版社，2013 2
二、课程内容与安排
第一章 引言
1.1 材料科学的内涵
1.2 材料科学各组元的关系
（一）教学方法与学时分配
讲授，2学时。
（二）内容及基本要求
主要内容：材料科学学科的产生、发展、内涵；材料科学与工程学科的四个基本组元：材料的合成与制备、材料的组成与结构、材料的性质与性能、材料的使用效能；材料科学四组元的相互关系。
【掌握】：材料科学学科的内涵、材料科学学科的四组元、四组元间的相互关系。
【了解】：几个材料合成与制备导致不同组成与结构并最终决定性质与性能的科研实例。
【难点】：树立以获取特定材料组成与结构为核心的学科思想。
第二章 材料合成与制备主要途径概述
一、绪论及陶瓷原料
1、传统陶瓷和特陶的相同和不同之处？
2、陶瓷的分类依据？陶瓷的分类？
3、陶瓷发展史的四个阶段和三大飞跃？
4、宋代五大名窑及其代表产品？
5、在按陶瓷的基本物理性能分类法中，陶器、炻器和瓷器的吸水率和相对密度有何区别？
6、陶瓷工艺学的内容是什么？
7、陶瓷生产基本工艺过程包括哪些工序？
8、列举建筑卫生陶瓷产品中属于陶器、炻器和瓷器的产品？
9、陶瓷原料分哪几类？
10、粘土的定义？评价粘土工艺性能的指标有哪些？
11、粘土是如何形成的？高岭土的由来和化学组成；
12、粘土按成因和耐火度可分为哪几类？
13、粘土的化学组成和矿物组成是怎样的？
14、什么是粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标？
15、粘土在陶瓷生产中有何作用？
16、膨润土的特点；
17、高铝质原料的特点和在高级耐火材料中的作用；
18、简述石英的晶型转化在陶瓷生产中有何意义？
19、石英在陶瓷生产中的作用是什么？
20、各种石英类原料的共性和区别，指出它们不同的应用领域；
21、长石类原料分为哪几类？在陶瓷生产中有何意义？
22、钾长石和钠长石的性能比较；
23、硅灰石、透辉石、叶腊石（比较说明）作为陶瓷快速烧成原料的特点；
24、滑石原料的特点，为什么在使用前需要煅烧？
25、氧化铝有哪些晶型？为什么要对工业氧化铝进行预烧？
26、氧化锆有哪些晶型？各种晶型之间的相互转变有何特征？
27、简述碳化硅原料的晶型及物理性
28、简述氮化硅原料的晶型及物理性能。
二、粉体的制备与合成
1、解释什么是粉体颗粒、一次颗粒、二次颗粒、团聚？并解释团聚的原因。
2、粉体颗粒粒度的表示方法有哪些？并加以说明。
实验三陶瓷粉体的制备
(液相法粉体材料的制备)
［实验目的］
(1)了解超细粉的基本概念及其应用
(2)了解超细粉体的液相制备方法及其实验原理
［实验原理介绍］
(I)超细粉
超细粉通常是指粒径为1〜100nm的微粒子，其处于微观粒子和宏观物体之间的过渡状态。由于极细的晶粒大量处于晶界和晶粒内，缺陷的中心原子以及其本身具有的量子体积效应、量子尺寸效应、表面效应、介电限域效应和宏观量子隧道效应，使超细粉体材料在光、电、磁等方面表现出其他材料所不具备的特性，是重要的高科技的结构和功能材料，因而受到极大关注，目前在冶金、化工、轻工、电子、航天、医学和生物工程等领域有着广泛的应用。目前，超细粉的研究主要有制备、微观结构、宏观性能和应用等四个方面,其中超细粉的制备技术是关键，因为制备工艺和过程控制对纳米微粒的微观结构和宏观性能具有重要的影响。本文将介绍超细粉体的一些主要的液相制备方法及其技术特点。
(II)超细粉体的液相制备方法
液相法制备的主要特征：(1)可将各种反应的物质溶于液体中，可以精确控制各组分的含量，并实现了原子、分子水平的精确混合；(2)容易添加微量有效成分，可制成多种成分的均一粉体；(3)合成的粉体表面活性好；(4)容易控制颗粒的形状和粒径；(5)工业化生产成本较低等。
液相法制备按原理可分为物理法和化学法。(1)物理法:将溶解度高的盐的水溶液雾化成小液滴，使其中盐类呈球状均匀地迅速析出.为了使盐类快速析出，可以采用加热蒸发或冷冻干燥等方法，最后将这些微细的粉末状盐类加热分解，即可得到氧化物微粉。主要包括超临界法和溶剂蒸发法；(2)化学法是指通过在溶液中的化学反应生成沉淀，将沉淀物加热分解，可制成纳米粉体材料，这是应用广泛且有很多使用价值的方法。包括：沉淀法、醇盐水解法、溶胶－凝胶法、水热合成法、非水乳液法、微乳液法等。
下面对对其中几种技术的特点进行介绍：
（一）沉淀法沉淀法是在原料溶液中添加适当的沉淀剂，使得原料液中的阳离子形成各种形式的沉淀物，然后再经过滤、洗涤、干燥，有时还需加热分解等工艺过程制得纳米粉体的方法。沉淀法具有设备简单、工艺过程易控制、易于商业化等优点，能制取数十纳米的超细粉。沉淀法可分为共沉淀法、直接沉淀法、均匀沉淀法和水解沉淀法等。
