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电解铝绝缘板

2017-06-06 17:49:50

目前国内对于电解铝的生产和应用都已经到达了最大限度。中国电解铝行业从2002年开始过剩，需求增速放缓，受经济危机影响，来自房地产、汽车行业的电解铝需求增速大幅下降。电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。耐高温U型MPI绝缘板它采用无碱玻璃纤维纱浸润MPI树脂及特殊配料，经设备引拔挤压成型。它具有耐高温，高强度，绝缘性能好，节能、安全、环保、耐用、经济等优点。该产品已被电解铝行业推广应用。全球的电解铝产量平稳增长，增产动力根本上还是来自于中国。

高温绝缘漆防护铝板漏电

2019-01-09 10:13:40

铝板导电是指铝板中的电子或离子在电场作用下的远程迁移，通常以一种类型的电荷载体为主，如：电子导体，以电子载流子为主体的导电；离子导电，以离子载流子为主体的导电；混合型导体，其载流子电子和离子兼而有之。志盛威华铝板高温绝缘漆属于功能漆领域一种，其绝缘性，耐温性，耐酸碱耐腐蚀、耐磨性以及高硬度、良好的抗氧化性和抗热震性、中等的热膨胀系数等优良的性能，适用在很多铝板高温下绝缘设备上。ZS高温绝缘漆经过固化和高温烧结后，形成坚硬的陶瓷状壳体的电流隔绝层，这种坚硬的陶瓷状壳体的隔绝层可以非常有效地阻电流的泄露，高温下保护基体的正常状态不受损害的高温绝缘涂层。　　　　为了确保有效地提绝缘漆涂层与之相关的各项性能，提高具有复杂形状的样品表面的陶瓷涂层的制备质量。志盛威华公司在在耐高温绝缘漆生产过程中，严格按照航天研究实验室的标准，控制漆原材料的生产工艺，避免散杂离子或是铝板分子、离子混入，尽量提高原材料的玻璃相，降低原材料用于玻璃相带来二次的涂层导电。志盛威华ZS-1091耐高温绝缘漆精细生产还要中加强生成的环节细节，如温度、湿度、气氛等，避免产生不必要的漆中带有自由离子、空穴电子位和还原氧化的电子，也要避免生产中深度加工中无机晶格材料转换中造成的晶格缺陷，以免影响涂层的导电率。　　　　其中耐高温绝缘漆，采用志盛威华特制高温成膜溶液，固化后的涂层长期耐温可以达到1800℃，水性无机陶瓷材料，漆采用纯无机聚合物高温溶液，颜料采用高电阻无机晶体材料精加工而成。绝缘漆可长时间在1800℃下工作，体积电阻率大于1016Ωm，介电强度(击穿强度)，大于104KV/m，良好的化学稳定性，耐老化，耐腐蚀性，抗氧化性好，无闪点、燃点，硬度高，硬度大于7H。ZS-1091耐高温绝缘漆，较高耐温1800℃，可在被涂物体表面形成一层具有较高体积电阻率，能承受较强电场而不被击穿。ZS-1091高温绝缘漆该涂层具有较高的机械强度和良好的化学稳定性，能耐老化，耐水，耐化学腐蚀;同时还具有耐机械冲击和热冲击性能。志盛威华ZS-1091高温绝缘漆适合涂刷在各种高温发热体、耐火电缆上高温绝缘防腐，保护高温铝板不泄露电流，绝缘高温等级高。

用镍铬合金废料生产电解镍

2019-01-30 10:26:21

一、概述镍铬合金废料，主要是镍铬合金生产及其加工过程的废料，如镍铬合金浇铸的废件、加工切削物、刨花、钻屑、边角余料及有关部件、元件的废次品等。由于镍铬合金废料来源不一，其成分较为复杂。一般含镍35％～65％、铬15％～25％，其化学成分实例见表1。表1 镍铬合金废料化学成分实例，％料名NiCrFeMnMoCuCo废料3519370.500.450.120.10废料3725424.503.00.120.10刨花38.514.5372.730.25 刨花66.114.60.501.02.80 废件61.717.80.500.802.20 废件68.716.60.500.250.10 含镍55％以上的镍铬废钢可直接在电弧炉中熔炼成阳极板。含镍低于55％时则须采用空气吹炼方法，富集到含镍60％左右，即可浇铸成粗镍阳极板。镍铬合金废料生产电解镍工艺分为电炉熔炼制取粗镍阳极板和电解精炼两段。由于电解精炼工艺与镍磷铁生产电解镍相似，故在此仅介绍电炉熔炼部分。二、原料（一）含镍55％以上的原料大部分是刨屑、钻屑，原料成分实例如下（％）： NiCoCuFeCrPbZn55～700.01～0.90.1～2.33～85～200.002＜0.01 （二）含镍55％以下的原料成分实例如下（％）： NiCoCuFeCr35～500.100.1237～4214.50～25 三、电炉熔炼技术操作条件镍铬合金废料电炉熔炼，包括加料、熔化、除铬、蒸锌、脱氧、浇铸等作业过程。（一）加料 1.5t/台的电炉每炉处理镍铬合金废料1.5～2.5t，块状料一次加入，碎屑料分两次加入，先加入一半，待通电熔化后，再加入剩余的一半料。（二）熔化物料加毕，继续通电1h，使物料全部熔化。（三）除铬物料熔化后，吹风氧化，使铁、铬等杂质氧化造渣除去，同时有部分镍被氧化，但生成的氧化严镍在镍熔体中被金属铁与铬还原，生成相应的铁、铬氧化物。此时，陆续加入石灰石80～100kg，萤石70～100kg,进行造渣。随着铬被氧化造渣，炉渣发粘，即加入石英砂30～50kg，吹风氧化10min左右，以改善渣的流动性。每次氧化时间30～45min。停止吹风后再通电升温约20min，接着放渣，按上述操作风复进行2～3次后，合金含镍品位可达60％以上。吹风过程中温度逐渐上升。开始吹风时温度约1600℃，吹风结束时温度在1700℃以上。石英砂能稀释炉渣，但炉渣的流动性不能根本改善。所以放渣时炉渣不能全部自动流出，部分渣须用木耙或铁耙扒出。（四）蒸锌镍铬合金废料含锌很低，但在刨花、钻屑等废料中常夹带某些含锌杂物，故在氧化除铬后，须进行插木蒸锌。蒸锌前，加入石油焦或电极粉30～50kg，进行渗碳，控制镍熔体含碳0.2％～0.3％。插木蒸锌的温度控制在1650～1700℃，每次插木时间约10min。第一次插完后通电升温，然后再插第二次。经2～3次插木后，直至炉内合金含锌下降至0.004%为止。（五）脱氧由于脱铬及蒸锌过程中大量气体（特别是氧）溶解于镍熔体中，因此，出炉前10min要用石油焦脱氧。加石油焦不能过量，一般加10kg左右。（六）浇铸当合金含镍65％以上时即可出炉浇铸粗镍阳极。出炉温度控制在1650℃左右。阳极板模子用生铁做成，模内涂一层骨粉。浇铸时熔体经流槽流进中间控制包，然后注入立式阳极模中，从而获得电解精炼用的镍铁阳极板。每炉处理镍铬合金废料1.5～2.5t，冶炼时间按熔化试样含镍量控制。熔化样含镍50％左右，冶炼时间10～12h。熔化样含镍30％左右，冶炼时间12～15h。镍的直收率与出炉品位的关系见表2。表2 出炉合金品位与镍入合金率的关系，％原料含镍出炉合金含镍镍入合金率45.1777.5573.9435.3773.3472.2443.3465.2986.6147.6168.4279.7848.5162.6879.1245.0665.8979.25 镍的直收率较低，其主要原因是渣中含铬的氧化物较高，因而渣的熔点较高。因此，合理选择渣型，改善炉渣的流动性，降低渣含镍是提高镍的直收率的关键。表3为渣含铬与渣含镍的关系。表3 渣含铬与渣含镍的关系，％渣含铬渣含镍23.932.5622.132.9810.091.045.310.56 表4为镍铬在吹炼产物中的分配。经吹炼后合金保90％以上的铬被脱除掉。表4 镍和铬在吹炼产物中的分配，％元素投入料产出合金产出炉渣损失率含量分配率含量分配率含量分配率Ni45.0610065.8979.751.863.0517.20Cr18.501001.604.7522.5289.905.37 据表11～16数据，合金含镍富集到60％～65％为宜。四、产物吹炼产物有粗镍阳极板及炉渣。粗镍阳极板成分实例如下（％） NiCoFeCu65～700.01～0.1010～150.02～0.30 PbCrMoCZn＜0.0022～101～61～20.001～0.004 炉渣成分实例如下（％）： NiCrCaOSiO2FeO1.54～2.9817.09～24.475～102～87～10 五、技术经济指标电炉熔炼镍直收率 80％～90％炉时 10～15h 电耗约1800kW·h/t料电极消耗 30～40kg/t料石灰石约70kg/t料萤石约80kg/t料石英砂约40kg/t料造渣率 0.7～1.1kg/t料

镍铬废弃物100%再生利用

2019-03-14 11:25:47

5月23日音讯：貔貅，传说是中国古代神话中龙王的九，主食金银珠宝，能吞万物而不泄，被人们视为招财进宝的祥兽，神通特异。　　现在，西堤头镇引入的天津恒景再生合金材料有限公司选用具有自主知识产权的原创技能，将含有镍铬成分的抛弃物100％再生为镍铬合金等产品，真实完成物料的循环使用，为社会发生出巨大的社会效益、环境效益、经济效益。　　天津恒景再生合金材料有限公司科研人员在董事长张忠带领下，紧紧抓住国家活跃鼓舞开展环保绿色厂商大好时机，针对现在厂商无法处理镍铬废渣展开了多年的科研，活跃立异，打破了现行的合金出产工艺形式，创造性地规划出了独有镍铬合金出产线，使质料100％得到使用。　　整个项目总投资9.6亿元，总建筑面积15万平方米，分两期进行。一期为镍、铬废渣综合使用再生合金材料项目，是以有色、化工等职业发生的含有镍铬成分的抛弃物为质料，经特殊复原提炼工艺出产出新式镍铬合金材料，该工艺处理了上游厂商对环境的二次污染问题。二期为矿、冶、化、建循环经济工业演示基地项目，包含20万吨铬盐、年产30万吨新式高档镍铬合金材料和恒景国家级研制中心项目。其间，20万吨铬盐项目是使用国际上现存很多的尾铬矿、铬铁粉等抛弃资源，运用自主研制的工艺技能，清洁出产新工艺出产铬盐，出产过程彻底处理了原有传统工艺高耗费、重污染、难管理的问题，所产废料可为恒景二期年产新式高档镍铬合金材料30万吨项目的质料，无任何废物排放，完成循环经济工业链的延伸；年产新式高档镍铬合金材料30万吨项目，质料是20万吨铬盐项目发生的混合物，发生矿渣直销天津锦程建筑材料有限公司出产建材产品，真实完成物料的悉数循环使用。　　现在，项目一期主体工程已根本竣工并进行试运营，不久将正式投产运营，本年即可上交利税5000万元。项目悉数投产后，预计年创产值113亿元，完成利税17亿，新增工作岗位1000余个，一起处理了上游厂商因堆积镍铬废渣而对环境发生的污染问题，成为实际中的“貔貅”。(Ivy)

关于云母绝缘材料的三个问题

2019-03-08 11:19:22

日前有报导称通城长丰云母绝缘材料行将投产，总投资6000万元。武汉长丰绝缘材料有限公司坐落关刀镇关刀村五组，占地面积9000平方米。该公司方案总投资6000万元，榜首期于2016年8月开工兴修，现在已建成出产车间三栋，面积3500平方米，新上云母绝缘出产线3条。关于云母绝缘材料你知多少?金属导体，富含多种金属的云母为何可作绝缘材料? 云母是富含钾、铝、镁、铁、锂等金属的硅酸盐矿藏。金属是导体的，为什么许多的导体加一同就绝缘了呢? 云母是杰出的绝缘材料，由于这些金属元素不是以单体存在于云母中的，是以价键方式存在的，能够理解为一种类似于氧化物状况的存在，云母不溶于水，其金属离子也不容易电离于水中，所以说云母是绝缘的。怎么判别云母绝缘功能? 云母归于层状结构硅酸盐矿藏，具有接连层状硅氧四面体结构，是一类很常见的造岩矿藏，分三个亚类：白云母、黑云母和锂云母。它具有很高的电绝缘强度、耐电晕、耐热以及杰出的力学功能，被广泛用作电子、电力工业上的绝缘材料。云母的色彩特征一般可用来判别其绝缘功能，工业云母一般以淡色为好。白云母和金云母具有杰出的电绝缘性和不导热、抗酸、抗碱和耐压功能，而黑云母的绝缘功能十分差。制备云母绝缘材料的原材料有哪些? 云母绝缘材料首要由3部分组成：介电材料、补强材料和粘结剂。作为绝缘材料用的云母有必要具有含铁量低、表面滑润、无波纹皱痕、不含有包裹体等条件，因而用于电气绝缘的首要为白云母、金云母和组成云母。白云母的特性是绝缘、耐高温、有光泽、物理化学功能安稳，具有杰出的隔热性、弹性和耐性。工业上首要利用它的绝缘性和耐热性，以及抗酸、抗碱性、抗压和剥分性，用作电气设备和电工器材的绝缘材料。金云母外观呈浅绿、浅褐、浅黄或橙黄色，具有玻璃光泽或半金属光泽。金云母作绝缘材料对铁的含量要求较严厉，不能太多。淡色金云母耐热温度高，可在1000℃以下用作绝缘材料。组成云母类似于金云母，但具有更高的结晶安稳性，最高运用温度可达1100℃，但由于工业化出产困难和报价方面原因，在电工职业的出产使用还比较少。在工业出产中，作为质料的首先是薄片云母，但跟着云母用量的添加，开端逐步被整体性好、电气强度高，可使电机绝缘厚度减薄的粉云母纸所替代。云母碎和云母粉能够加工成云母纸，也可替代云母片制作各种本钱低价、厚度均匀的绝缘材料。粘结剂在云母制品中起着将片云母或粉云母纸粘附于补强材料，使之成为一体的效果。粘结剂除了决议云母制品的电气力学功能之外，还决议云母制品的耐热功能。不同的云母制品，对粘结剂有着特殊的要求。云母带、柔软云母板用的粘结剂应具有杰出的柔软性和热弹性，如醇酸云母胶、环氧云母胶。换向器云母板或衬垫云母板用的粘结剂，固化后要有必定的硬度和耐磨性，如聚酰亚胶。而塑型云母板或云母箔的粘结剂，需求必定的热塑性。耐热云母制品用粘结剂有必要具有相应的耐热等级，如桐马酸酐环氧云母胶。近年来，跟着大、中型高压电机向大容量、高参数不断开展，对云母制品绝缘水平的要求也越来越高。大、中型高压电机绝缘总的开展趋势是要求云母绝缘材料向高功能、高耐热等级、减薄绝缘厚度和低本钱等几个方向开展，这就要求进步云母含量、热态机械强度和耐电热老化寿数，并不断改进绝缘工艺性。

氟塑料绝缘电线电缆正在被淘汰

2019-03-13 10:03:59

人们遍及关怀电线电缆的无卤低烟特性，而对卤素的知道却只限于PVC中的氯和焚烧时释放出的氯化体，忽视了比氯化体毒性更大的氟气。 {TodayHot} 现在，电线电缆产品应用最多的是FEP（聚全氟乙）。当然，FEP具有很强的防火性，在焚烧冒烟分化之前能够耐受高达800℃以上的温度，比一般无卤缆最高可忍受150℃的温度要高数倍。因而，FEP被广泛应用于高温电线电缆，也十分适用于制造传输高速数据的电缆，现在被广泛采用于超五类布线体系。可是，试验证明，FEP电缆焚烧时会释放出一种无色、无味，但毒性比HCL更强的气体，其毒性是PVC的1.5倍，是LSOH电缆的5倍。美国科学家把这种气体成为氟，是一种剧毒性气体。对待无卤低烟电线电缆的观点方面，欧洲和美国不同。欧洲遍及注重电线电缆的焚烧速度、发烟密度和气体的毒性，而美国则首要注重焚烧速度和烟密度，不注重气体的毒性，其原因不得而知。.

碲化铋拓扑绝缘体应用前景广阔

2019-01-04 09:45:23

近年，拓扑绝缘体成为了物理学领域最为热门的话题之一，这些拓扑绝缘体材料可同时作为绝缘体和导体，因其内部结构阻止了电流通过，而其边缘以及表面却能保证电流运动。而最为重要的可能是拓扑绝缘体的表面可保证旋转极化电子运动，另外也防止了能量消耗时出现的电子分散情况。因这些种特性，未来拓扑绝缘体材料在晶体管、存储设备以及磁性传感器等能耗效率高的产品领域均有很大的应用前景。在《自然纳米科技》杂志上，来自加州大学洛杉矶分校（UCLA）的工程及应用科学院和澳洲昆士兰大学的材料研究所的研究员发表论文，展示了碲化铋拓扑绝缘子的表面传导渠道，说明了这些绝缘体的表面可以根据费密能级的位置来调节表面态的传导性能。USLA工程及应用科学院的教授Kang L. Wang说道：“我们的发现为新一代低功耗的纳米电子和自旋电子器件的研发创造了更大的空间。”碲化铋以其热电性能而出名，并因其独特的表面状态被推断为三位拓扑绝缘体。最近针对碲化铋散装材料开展的一些实验也说明了其表面态具有二位传导渠道。但是这种能带隙小的半导体的热激发性以及纯度不够等原因造成的重要体散射也使得调整表面导电功能成为一项很大的挑战。而拓扑绝缘纳米技术的发展在这方面做出了补充。这些纳米材料绝大程度的夯实了表面条件，使得靠外力完全能控制表面状态。Wang和他的团队使用碲化铋纳米材料作为场效应晶体结构的传导渠道。这依赖于外部电场来控制费密能级，从而调控渠道的传导状态，最高传导率可达到51%。研究员们首次做到了展示调节拓扑绝缘体表面的可能性。中国小金属资源信息网

云母绝缘材料中云母粉质量控制要点

2019-01-03 09:37:11

作为电气绝缘材料使用是云母应用的重要方向。云母绝缘材料在使用的过程中，需要具备足够大的面积。随着大片云母资源的枯竭，以碎云母通过合适的加工方式制备的片状绝缘材料已经成为云母绝缘使用的主流。云母鳞片除杂、最佳粒度组成控制、表面改性等，成为提高云母鳞片质量，改善云母绝缘材料性能的重要工作。传统的云母绝缘材料制备方式为：云母经粉碎后制备云母纸，云母纸在补强材料如环氧树脂、有机硅树脂、玻璃纤维、聚酰胺薄膜等的作用下形成具有一定强度的云母板、云母带等绝缘材料。新型云母基复合绝缘材料，有别于传统的云母纸、云母板、云母带增强、补强技术，是通过新型的成型技术，在复合材料制备的过程中，直接添加增强材料，达到提高材料强度，提升绝缘材料整体性能的目的。 01、云母鳞片除杂云母的选矿提纯方法依云母的性质和种类而异。片状云母一般采用手选、摩擦选、形状选矿等;碎云母则采用风选和浮选。根据云母本身的结构特点及矿石中的矿物组成进行选择性破碎，将云母剥成薄片的同时把矿石中的石英、长石、少量粘土矿物及蛭石等有害杂质磨细，然后用筛分和风选进行提纯，此法是目前云母选矿最经济有效的办法，也是多年来众多生产厂家生产实践验证的选矿方法之一。 02、最佳粒度组成控制以云母纸为例，选用白云母经粉碎制得云母浆料，粒度分布见表1：破碎后的云母浆料筛分为 +20 目、-20+40 目、-40+60目、-60+80 目、-80 目 5个级别，将各粒级云母分别造纸，观察各粒度级别对云母纸强度性能的影响。所获得的云母纸的抗张强度和介电强度见表 2。从表2可以看出，粒度较大的云母抄造的云母纸的抗张强度较高，-60+80 目云母抄造的纸张抗张强度最小，对应的介电强度有同样的规律。在云母纸的抄造过程中，云母鳞片的尺寸和粒度范围都会对云母片与片之间的接触面积和搭接结构产生一定的影响，影响鳞片间的吸附力，进而影响云母纸的强度。实验研究发现，单级别较大尺寸的云母鳞片所抄造的云母纸的抗张强度和击穿强度较高。大鳞片窄粒度组成云母纸的抗张强度和击穿强度明显优于小鳞片窄粒度组成和宽粒度组成云母纸的抗张强度和击穿强度。通过调整云母浆料粒度级配可有效的提高云母纸的强度。实验表明：粒度范围为 +60目时，+20 目、-20+40 目、-40+60目云母鳞片级配配比为4：1：1，抄取的云母纸的抗张强度和击穿强度最高分别为 2.941N/cm 和 20.91k V/mm，比原始浆料抄造的云母纸的抗张强度1.096N/cm和击穿强度 12.24k V/mm 均有较大程度的提高。见表3。03、表面改性云母与增强材料直接复合成型制备新型云母基片状绝缘材料，是云母基绝缘材料发展的一个重要方向。作为绝缘材料用的云母粉产品比一般通用产品提出了更多、更高的要求。为了使无机的云母粉与有机高分子材料更好的聚合，必须对云母粉进行表面改性。云母粉的表面改性可分为有机表面改性和无机表面包覆(膜)改性二种工艺。云母基绝缘材料多用有机表面改性，目的是提高云母粉与增强材料的相容性，改善其应用性能。常用的表面改性剂为硅烷偶联剂、丁二烯、锆铝酸盐、有机硅(油)等。与传统云母纸相比，经烷基邻钛酸改性的云母鳞片制备的云母纸的拉伸强度、撕裂度和抗皱性能具有明显的提升。采用硅烷偶联剂改性后的云母鳞片，通过混料、沉降、抽滤和烘干工艺获得了结构较为紧密的复合云母板坯料，采用分步热压成型工艺(升温排气、热压固化、保压冷却)，解决了材料成型过程中的排气问题，提高了材料的成型强度。生产实践告诉我们，云母粉生产厂家只要根据用途优选原料，配备合理的工艺设备，由训练有素的生产人员组成生产体系，通过云母鳞片除杂、稳定云母粉粒度、表面改性等手段提升云母粉质量，必将获得符合用户要求的优质产品。

菲律宾红土镍矿物及镍铬铁工艺新发现

2019-01-18 11:39:34

菲律宾红土镍矿为基性超基性岩经过蛇纹石化蚀变、长期风化淋积而成的硅酸镍矿床。矿物成分复杂、粒度细微、结晶差、混杂现象严重，并且易碎，物质组成研究难度大。中国地质科学院矿产综合利用研究所对菲律宾红土镍矿物质组成及镍铬铁工艺的研究项目确立了该红土镍矿的物质组成，原矿样组成粒度偏细，粒度分布以0.075mm以下或0.04mm以下为主。镍的矿物以硅酸盐矿物、氧化物矿物为主。工艺矿物学查明了镍矿物有镍蛇纹石(又称硅镁镍矿)、镍钴土矿、(含钴的)镍锰矿、镍黄铁矿;含镍矿物有蛇纹石、绿泥石、褐铁矿、伊丁石等。铁在红土中以褐铁矿形式出现，为风化超基性岩。在红土风化作用下，橄榄石、辉石等富含低价铁的矿物在氧化带中氧化分解，低价铁转变为高价铁，高价铁矿物的溶解度很小，在氧化带中较稳定，因而残留在地表，使得上层矿石含铁50%以上。同时，矿体内因残留有原母岩超基性岩的副产物——铬铁矿、铬尖晶石、钛铁矿等以及风化作用形成的硅酸镍矿、含钴的硬锰矿等，使得矿石成为富含铁、锰、镍、钴等的“天然合金铁矿石”，可直接用于冶炼优质合金钢。中国地质科学院矿产综合利用研究所通过对矿石工艺性能的研究，采用重、磁联合法，对铬铁矿的富集分离效果较好，可获得含三氧化二铬为33.18%的铬精矿产品和含镍为1.96%、三氧化二铬降到0.65%的镍矿石产品。在常压100℃、50%浓度的硫酸中浸出时间为1个~2个小时，对镍、钴的浸出率较高，酸浸法(湿法)回收镍、钴外，低镍铁法(火法)回收镍、钴、铁，回收率高、工艺简单、成本较低。经还原焙烧后破碎、磨矿、磁选，可得到低镍铁合金精矿，有价金属回收率为镍99%、铁92%、钴97%。本项技术研究成果通过工艺矿物学研究方法，对镍、铬、铁的状态和矿石利用的工艺性能进行了详细的测试和试验，对指导生产和选矿科研工作起到了积极的参考作用。

石墨烯既可以做绝缘体也可以做超导体？

2019-01-03 10:44:25

麻省理工学院和哈佛大学的研究人员又有了新发现，石墨烯可以通过调节变为绝缘体或超导体。过去研究者们通过将石墨烯与其他超导材料结合的方式合成石墨烯超导体，这种结构使得石墨烯具备一定的超导特性。但是最新的研究表明，石墨烯靠自己也可以实现超导，证明单纯的碳基材料本身也具有超导性。神奇的“魔角” 研究人员通过创建两个石墨烯薄片堆叠在一起的“超晶格”结构来实现这一性质。石墨烯薄片不是完全重合叠加，而是在一个特定的角度(研究人员称其为“魔角”)，也就是旋转1.1度(如上图右侧所示)。这样就形成了精确的莫尔结构，这种结构可以使石墨烯薄片之间的电子发生强相互作用。在其他任何方式的堆叠结构中，石墨烯都很少与相邻的电子产生相互作用。研究人员发现，当以这个“魔角”旋转时，两片石墨烯不导电，类似于莫特绝缘体。当研究人员施加电压，向石墨烯超晶格添加少量电子时，就会发现在一定水平上，电子突破了初始绝缘状态，形成电流，并且没有电阻，就像超导体一样。“现在我们可以利用石墨烯作为研究超常规超导的新平台，”研究人员说，“人们也可以想象出从石墨烯中制造出一种超导晶体管，这种晶体管可以由开关控制其从超导到绝缘体的变化。这为量子设备提供了许多可能性。” 什么是莫特绝缘体? 绝缘体的能带完全被电子沾满，而像金属这样的导体其能带被部分填充，电子可以自由填充剩下的空能带。而莫特绝缘体与两者不同，从它的能带结构看是可以导电的，但是测量时却表现出绝缘体的特性。也就是说虽然它们的能带是半填充的，但是由于电子间的静电作用(例如同种电荷互相排斥)，材料不导电。半填充带基本上分裂成两个平坦的能带，电子完全占据其中一条，另一条是空的，因而表现出绝缘体的性质。 “这意味着所有的电子都不能流动，所以它是绝缘体”研究人员解释道。“莫特绝缘体为什么重要?有数据表明，大多数高温超导体的母体化合物都是莫特绝缘体。”换句话说，科学家已经找到了能让莫特绝缘体变成超导体的方法，在约100K的时候。研究人员用氧去“吸”莫特绝缘体，氧原子将电子从莫特绝缘体中吸出去，留下更多的空间让剩余的电子流动。氧气充足的条件下，绝缘体就能变成导体。如何制备出“魔角”结构的石墨烯在研究石墨烯的电子性质时，研究人员开始研究简单的石墨烯堆。研究人员首先从石墨中剥离一块石墨烯薄片，然后用涂有粘性聚合物的玻璃片和一层氮化硼绝缘材料，小心地将一半的薄片剥离出来，从而制造出两片超晶格。然后他们轻轻地转动玻璃片，拿起了石墨薄片的第二部分，贴在前半部分上。这样，他们就得到了一个超晶格的偏移结构，这是与石墨烯原始蜂窝晶格截然不同的结构。研究人员重复了几次这个实验，做了几个装置，使石墨烯超晶格在0-3°之间旋转不同的角度，测量电流通过。如果旋转角度下降0.2°，所有的物理现象消失，没有超导体或莫特绝缘体出现，所以必须非常精确地对准旋转角度。 1.1°被认为是一个“魔角”，研究人员发现，石墨烯超晶格电子类似扁平带结构，就像莫特绝缘体，无论动量是多少，所有的电子携带相同的能量。研究人员说：“想象汽车的动量是质量×速度，如果以30英里/小时的速度行驶，汽车会有一定的动能。如果以60英里/小时的速度行驶，这个动能就会更高。而我们现在的情况是想象不管速度是30、60或是100英里/小时，都拥有同样的能量。”对电子来说这就意味着即使它们占据了半填充的能带，一个电子的能量不比任何其他电子的多，不足以使它在这个能带内移动。因此，即使这样半填充的能带结构应该像导体一样，它却表现为绝缘体的特性，更确切一点说是莫特绝缘体。把“魔角”结构的石墨烯做成超导体研究人员从之前的结论中得到这样一个想法：如果他们能把电子添加到这些类似莫特绝缘体的超晶格中，就像用氧掺杂莫特绝缘体使它们变成超导体一样，石墨烯会反过来呈现超导性质吗?为了找出答案，他们将一个小的触发电压施加到“魔角石墨烯超晶格”，向其中加入少量的电子。结果单个电子与石墨烯中的其他电子结合在一起，并且可以流动。过程中，研究人员继续测量材料的电阻，却发现当他们添加一定量的少量电子时，电流就像超导体一样不损耗能量。更重要的是，研究人员可以在同一个设备中通过调整石墨烯使其变成绝缘体或超导体，或是这之间的任何相位。这与之前其他的方法形成鲜明的对比，以前科学家们需要制备和操作成百上千个单独的晶格，每一个晶格只能在一个电子相位中运行。也就是说研究人员可以通过研究石墨烯这一种材料就可以获取绝缘体、超导体以及中间任何相位的物理信息。而目前其他任何材料都还不具备这种性质。

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