宁波材料所合成高烧结活性的石榴石相纳米粉体

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在透明陶瓷材料的制备工艺中，前驱体粉体合成是重要的步骤之一。性能优异的前驱体粉体是制备高质量陶瓷材料的前提。常规的粉体合成方法主要有固相反应法以及液相化学共沉淀法。由于石榴石结构的闪烁陶瓷组分复杂，若采用固相反应法制备该石榴石相纳米粉体则不易实现组分的均匀混合，且混合粉体在高温煅烧阶段团聚严重；若采用液相化学共沉淀法，虽然能在较低的温度条件下实现各组分在分子水平上的均匀混合，但通过该方法合成的纳米粉体，其粒径较小，往往容易团聚，从而影响后续的烧结致密化。为此，一般加入一定量的表面活性剂，但如果表面活性剂离子在烧结后依然残留在烧结体中，则可能形成杂质散射中心，进而降低陶瓷的光透过率。

　　中科院宁波材料技术与工程研究所先进制造所光电功能材料与器件团队采用将超声波与化学共沉淀相结合的方法，制备了高烧结活性的石榴石相纳米前驱体粉体。借助超声波在液体传播过程中的“空化效应”所产生瞬间高温、高压或高剪切速率的反应环境，化学共沉淀时生成晶核被大量微小气泡包裹，同时在气泡破裂时产生强大剪切速率的作用下，颗粒与颗粒间能保持一定的距离而起到均匀成核以及良好的分散效果，最终获得具有高烧结活性的陶瓷前驱粉体。研究结果表明，利用这种方法合成的粉体比表面积为普通化学共沉淀合成粉体的两倍，在相同温度下烧结得到的陶瓷也具有更高的致密度。针对上述研究，目前已申请一项国家发明专利（申请号：201310320680.0），相关基础研究结果发表于《美国陶瓷会志》 (Journal of American Ceramic Society)。